學生風暴追逐者開發無人機探測致命龍捲風

無人機可以更安全地瞭解這些破壞性風暴的內部運作

一群機械工程專業的學生正在進行一個專案,該專案將把無人機飛入龍捲風中心,以努力更多地瞭解這些破壞性風暴的內部運作。

“警報器專案”的創始人沃倫·考西表示,這種更好的理解可以延長即將到來的龍捲風的預警時間。

“我們正在尋找超級單體雷暴中的模式,以區分哪些會產生龍捲風,哪些不會,”佐治亞州南方理工州立大學23歲的機械工程專業學生說道。


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他說,目前,最好的預警系統只能在龍捲風來臨前提供12到13分鐘的預警。“如果你正在淋浴,收到龍捲風警報但錯過了,那你可能就倒黴了。”

瞭解可能引發龍捲風的具體條件組合也將使預報員能夠減少誤報。“誤報率高達70%,”他說。“我們可以透過警告那些真正需要警告的風暴來消除‘狼來了’的情況。”

考西17歲時就開始追逐龍捲風。22歲時,他在俄克拉荷馬州埃爾裡諾附近經歷了世界上有記錄以來最大的龍捲風,並且一度只比蒂姆·薩馬拉斯(一位在探索頻道“風暴追逐者”節目中出現的人物)的車領先幾輛車——之後薩馬拉斯和他的兒子以及另一名男子在他們的汽車被風暴捲起並丟擲時遇難。

考西說,那輛車“在那次事件之後幾乎無法辨認了”。

追隨先驅和受害者
薩馬拉斯是一個名為“龍捲風中/附近戰術氣象儀器取樣實驗”(TWISTEX)的專案的創始人,該專案使用不同的儀器來收集構成龍捲風的要素的資料,包括風速和風向、溼度和大氣壓力。

“蒂姆·薩馬拉斯一直是風暴研究領域的先驅,設計了地面探測器,”考西說。

“警報器”專案將在一個感測器包中使用一些TWISTEX儀器,該感測器包將測量氣壓、溫度、重力加速度和相對溼度。

“感測器包被包裹在類似於防彈有機玻璃的材料中,”考西說。

這個想法與電影《龍捲風》中使用的小型可部署感測器非常相似。

“他們的想法其實不錯,但當這部電影製作時,我們實際上並沒有技術來做類似的事情,”他說,並補充說,這是首批能夠收集龍捲風三維資料的儀器之一。

主體看起來有點像微型B-2隱形轟炸機,機身由泡沫航空玻璃纖維製成。該團隊已經制作了幾個原型,並將很快完成他們將用來飛入風暴的無人機,但考西表示,該團隊可能需要多次嘗試才能使其設計發揮作用。

為了資助設計和最大的開銷——與風暴追逐相關的成本,如食物、汽油和酒店——該團隊已經啟動了一個 Kickstarter眾籌活動 以幫助籌集資金。

“這有點讓人緊張,但我們會看看會發生什麼,”考西在談到眾籌活動時說。

團隊成員——包括諾蘭·倫斯福德和布倫特·布蒂耶——也是無人機愛好者,並且擁有製造遙控無人機的經驗。

考西說,無人機可以在5到10英里的距離內透過GoPro攝像頭進行遙控操作——這種情況可以限制可能導致像薩馬拉斯和他的團隊那樣的悲劇發生的極端危險。

看,媽媽,不用再開卡車了
“我們將駕駛無人機而不是開著卡車進入龍捲風,”考西說。

“我媽媽對[追逐風暴]不太高興,”他補充說。但是有了距離和遙控感應,他的父母對他的專案稍微放心了一些。

對於“警報器專案”來說,重要的是利用所謂的鉤狀回波,它實際上看起來像衛星照片上導致龍捲風的超級單體風暴中鉤子內部的空間。這些區域通常受到風暴攝影師的青睞,他們利用這些區域相對平靜和清晰的特點。考西說,他們將嘗試引導無人機進入這些區域。

“這就像一條河裡有一艘獨木舟。我們只需將無人機放入流入區,讓它將我們的無人機帶入龍捲風,”他說。“我們的無人機也相當快,所以它能夠應對這種情況。”

一旦進入龍捲風,無人機將開始像一塊碎片一樣行動,並且還將有助於收集關於碎片如何在風暴中加速和拋擲的資訊。該感測器配備了GPS定位器,並將資料傳送回可以透過手機或網際網路接收的地方。

但該團隊仍然希望最大限度地減少感測器本身的損壞,並在龍捲風過後更容易找到它。考西說,該小組將關注襲擊開闊地且遠離人口中心的龍捲風,因為它們會捲起較少的碎片,從而減少損壞裝置的可能性。

“我們將明智地選擇我們的龍捲風;我們不會選擇進入人口稠密地區的龍捲風。”

但他表示,由於這是第一次嘗試,目前尚不清楚它是否會按計劃進行。該團隊已經在強風和不太極端的風暴中試飛了原型機,其他團隊也已經聯絡了他們,有興趣瞭解該專案的進展情況。

“Kickstarter將使我們能夠建造更多我們擁有的最終設計。我們可能需要多次嘗試,”他說。

考西說,該團隊將把資料提供給大學,並將其提供給其他任何人,只要該團隊獲得應有的榮譽。

他說,該專案名稱具有雙重含義——既指發出早期風暴警報的警報器,也指“希臘海中的塞壬”。

在古希臘傳說中,塞壬是神話中的女性海洋生物,她們引誘水手跳入海中淹死。

“就像龍捲風有點吸引了我們一樣,”考西談到他對風暴的迷戀時說。“龍捲風唱著它們的塞壬之歌。”

經環境與能源出版有限責任公司許可,轉載自Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500

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