關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
美國海岸警衛隊今天宣佈，它已於美國東部時間下午 6:30 暫停搜尋三名在墨西哥灣離佛羅里達州清水市海岸失蹤的划船者，其中包括兩名職業橄欖球運動員。這三人是週六從清水市出發進行釣魚之旅的四人小組的一部分，週日早些時候因未返回而被報告失蹤。據美聯社報道，海岸警衛隊隊長蒂莫西·克洛斯在取消搜尋時說：“我們非常有信心，如果水面上有任何倖存者，我們就會找到他們。”
失蹤人員分別是奧克蘭突襲者隊的線衛馬奎斯·庫珀（26 歲）、底特律雄獅隊的防守端鋒科裡·史密斯（29 歲）和前南佛羅里達大學近端鋒威爾·布萊克利（25 歲）。
海岸警衛隊昨天下午在距離海岸線約 35 英里（55 公里）處找到了他們傾覆的 21 英尺（6.4 米）Everglades船，以及一名倖存者。據《芝加哥論壇報》報道，前南佛羅里達大學足球運動員尼克·舒勒（24 歲）穿著救生衣，緊緊抓住翻倒的船上的舷外馬達，他說他和他的朋友們週六在拉起錨時，一個大浪將他們的船隻卷翻了。海岸警衛隊最初搜尋了約 16,000 平方英里（41,440 平方公里）的區域，但根據舒勒提供的資訊，將範圍縮小到 4,700 平方英里（12,170 平方公里）。
為了瞭解當局如何尋找在海上或其他廣闊水域失蹤的人員，ScientificAmerican.com採訪了位於華盛頓特區的美國海岸警衛隊搜救辦公室的物理海洋學家阿特·艾倫。
[以下是採訪的編輯後的文字記錄]
當接到有人或物在海上失蹤的警報時，海岸警衛隊的第一件事是什麼？
第一步是與報告來源交談，並基本上收集有關特定案例的儘可能多的資訊。我們想知道划船者可能在哪裡和何時遇到麻煩、他們何時離開港口、他們打算在哪裡釣魚以及他們可能去哪裡釣魚 - 他們的 B 計劃是什麼。我們還想知道他們乘坐的是什麼船以及他們有哪些救生裝置。我們基本上確定了關於事件的所有可能情況，並確定我們正在尋找的是什麼。
海岸警衛隊如何利用這些資訊來確定搜尋的地點和方式？
兩年前，海岸警衛隊在其一些計算機上安裝了一個新的搜尋計劃軟體，稱為搜尋和救援最佳化計劃系統（SAROPS）。這是他們正在佛羅里達州用於協調和確定本次搜尋的最佳計劃的工具。SAROPS 模擬搜尋物件的漂移軌跡。在過去的 20 年裡，我做了一些關於物體在水中如何漂移的實驗，從人到救生筏再到 55 加侖的油桶，它們都具有不同的漂移和探測特性。我們從報告來源獲得資訊，並使用 SAROPS 軟體構建案例 - 在我們交談時，我將在我的電腦上做一個。我實際上只是在檢視清水市附近的失蹤划船者的風和天氣情況。
軟體程式如何工作？
要開始在 SAROPS 中設計搜尋，我們首先從我們之前計算過漂移方程的搜尋物件列表中選擇。檢視船舶型別，我們有救生筏、海上皮划艇、帆船、小艇、古巴難民筏、類似碎片的物體等等。我們有一個帶有中央控制檯的運動船作為選項，這就是在佛羅里達州失蹤的船，所以我們將選擇它。
SAROPS 是一個基於蒙特卡羅的系統，它使用數千個模擬或複製，或者如果你願意，可以使用“粒子”。一些粒子將被分配為水中人員，另一些則分配為船隻，它們都可以在不同的時間和地點開始漂移。這在統計上允許我們對划船者何時何地遇險以及他們可能最終到達何處進行大約 10,000 次猜測。對於給定的場景 A，我們可以進行 10,000 次猜測，對於不同的場景 B，可以進行 10,000 次猜測。所有這些粒子都根據哪個場景最有可能而被賦予自己的權重。當然，總會存在不確定性，這就是我們首先進行搜尋的原因。
搜尋引數中是否考慮了風？
是的。一旦我們設定好了基本引數，下一步就是獲取跟蹤這些物件所需的環境資料。我們需要在事件發生期間以及在整個感興趣的區域的風資料，而且不僅僅是到現在，還要預測未來。如果我早上 10:30 坐在我的辦公桌前，比如說，我可能正在計劃下午 12:00 - 下午 3:00 的直升機飛行。我需要知道從上週六事故發生時到今天下午的風況，以便了解倖存者可能在過去四天裡漂移到哪裡。
我們開發了一個強大的工具，稱為環境資料伺服器。它會訪問各種美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA)、美國海軍和學術來源的風和洋流資料，這些資料每天更新幾次。該伺服器將所有這些資料轉換為通用格式。在我們交談時，它已經獲得了所有這些資料。
洋流在同類型搜尋行動中有多大的影響？
我們的想法是查看表面洋流上的風力、主要的洋流（如墨西哥灣流）以及河流排放形成的洋流。海洋是一個非常活躍的區域，我們那裡的資料比大氣中的資料要少。為了提供幫助，在案例中，我們部署了一個自定位資料標記浮標，這是一個海洋學表面漂流器，它上面有一個全球定位系統（GPS）裝置，可向 ARGOS 系統報告其位置，這使我們可以將海洋漂移與我們可用的數值模型進行比較，以檢視哪個模型表現更好，並且在給定情況下現在更準確。
海岸警衛隊在搜尋和救援中使用哪些型別的空中和海上飛行器？
我們通常使用直升機、C-130 飛機、稱為巡邏艇的船隻和機動救生艇。SAROPS 允許我們最佳地放置我們可用的飛行器，以便我們有最大的可能性在某個區域發現失蹤人員。
不同型別的搜尋和救援飛行器的部署策略是什麼？
我們針對這些各種飛機和船隻的部署策略是，檢測機率從 100% 下降到 0%，這是橫向距離的函式，橫向距離是指偏離您的飛行路徑或航跡線的距離。因此，我們知道，如果我們以 90 節（105 英里或 165 公里/小時）的速度在 300 英尺（90 米）的高度飛行直升機，我們可以在離直升機航跡線一定檢測機率的位置看到水中的人。我們在模型範圍曲線中考慮了諸如波浪上的白色浪花等影響，因為它們會降低搜尋的視覺效果。海洋表面是一個非常難以找到人的地方。即使我們正在搜尋許多平方英里，但事實是海洋非常非常大，而你卻非常小。這就像在康涅狄格州大小的區域裡尋找一個足球（即水中人的頭）。
隨著時間的推移，搜尋引數如何變化？
現在，如果搜救人員像昨天那樣找到了某人，那麼我們會回到情景的開始並相應地重新調整它們。我們真正做的是根據所有這些粒子繪製這些橫向範圍曲線，然後每個粒子的尚未被檢測到的機率都會進行調整。在三個小時的搜尋中，一個粒子會相對於該搜尋移動，因此，例如，從北向南搜尋可能比從南向北搜尋更有利。所有這些粒子最初都有 100% 的機率尚未被檢測到，並且在每次透過或每次我們飛過之後，我們將根據橫向範圍曲線落在粒子上的位置來減少該數量。這使我們能夠最佳化下一系列搜尋模式，同時考慮到之前的所有模式，這稱為貝葉斯更新。我們在搜救工作中使用了所有現代應用統計資料。
搜尋中有多少取決於現場指揮官？
計算機建議一組最佳搜尋方案，但不是最終權威；搜救控制員才是。計算機可能已經說，可憐的小型機動救生艇必須在海浪橫掃其船體的情況下上下搜尋。控制員可以互動式地在螢幕上操作每個單獨的模式，使其在操作上更易於接受，並且還可以檢視這對檢測機率有何影響。
你認為找到剩餘三名失蹤船員的可能性有多大？
嗯，我不應該對此發表意見，因為我不是該案件的負責人。但這個問題確實涉及到我們搜救程式的另一個方面——生存模型。我們有一些在冷水環境中非常有效的模型，儘管這些人員並不在冷水中。這是一個關於熱量損失與顫抖產生熱量的模型。當你在水中時，你有一層脂肪的絕緣層和一層衣服的絕緣層。在這種情況下，身材高大肥胖或肌肉發達是有幫助的。
我們找到的倖存者患有體溫過低——當你的身體損失的熱量多於產生熱量時發生的生理和認知衰退——因為他在那裡呆了大約36個小時。身體的核心溫度是華氏98.6度（攝氏37度），所以他正在向華氏65度（攝氏18.3度）的水中散失熱量。他還脫水了，這會加劇體溫過低。除了失去熱量外，你還會透過新陳代謝、呼吸和出汗失去水分，這在較溫暖的水域中也會起作用。還有更多因素，如捕食[來自鯊魚]和食物耗盡，儘管我們還沒有這些模型。基本上，這些人在那裡現在正處於生存模型的邊緣。
這就是海岸警衛隊停止搜尋的原因嗎？
是的，還有他們已經搜尋過的區域。如果出現更多資訊，他們可能會重新啟動積極搜尋，但這不太可能。不幸的是，儘管我們擁有技術和盡了最大的努力，並非所有在海上失蹤的人都能被找到。