CIMAS 气象学家 Jun Zhang 和合作者能够将 Altius 无人机送入 4 级飓风伊恩的风眼墙。他们收集的信息可以帮助改进飓风强度预测。
气象学家张军不会忘记他最近在一架飓风猎手飞机上经历的极端湍流——数百万人观看。
但出于不同的原因，他可能会记得飞往伊恩飓风的航班。
这是迈阿密大学海洋与大气研究合作研究所(CIMAS)的飓风科学家张第一次能够部署一架最先进的无人机飞入大风暴的风眼墙。
9 月 28 日星期三，当张在机上时，这架小巧但功能强大的 Area-I Altius 600 从一架 WP-3D Orion Hurricane Hunter 飞机上释放出来。它在伊恩强大的 4 类核心内飞行了近两个小时，这让张和他的合作者能够收集新的数据，这可能有助于他们解开主要飓风的快速增强过程。
“Altius 能够在 2,150 英尺的高度测量每小时约 216 英里的风速，这是部署在飓风中的小型无人驾驶飞机的记录，”张说，他作为首席调查员部署了这架 27 磅重的无人机由美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 天气计划办公室资助的一项研究。“它沿着眼墙飞行了很长时间，所以这是一个相当大的成就。我担心它可能不起作用；但这非常成功，希望它能帮助我们实时改进飓风预报。”
张是一个更大的小组的成员，该小组测试了许多不同的无人驾驶飞机系统，包括 Saildrones，以从飓风中收集数据，这是由 NOAA 大西洋海洋气象实验室 (AOML) 领导的一项工作。
但张很想知道 Altius 能告诉他飓风是如何加强的。他的研究团队——包括 AOML 的新技术首席气象学家 Joe Cione 和 Rosenstiel 海洋、大气和地球科学学院的校友、安柏瑞德航空大学应用航空科学助理教授 Josh Wadler——测试了一个在过去的两年中，各种不同的无人机。当飓风伊恩在几个小时内从风速为 120 英里/小时的风暴转变为风速为 155 英里/小时的风暴时，他们发现了机会之窗。
“我们几乎在飓风菲奥娜中尝试过，但后来我们认为我们错过了机会，直到伊恩出现并变成了一场大风暴，”张说，他在伊恩登陆佛罗里达州李县的同一天部署了 Altius。
NOAA 的飓风猎手飞机包含数十个传感器来收集有关风暴的数据，机上的科学家和气象学家通常会从飞机的腹部释放下落式探空仪（通过降落伞降落到海洋中的无线电发射器），以测量风速、压力、温度和湿度指导预测。但由于安全限制，飞机不能停留在低层眼墙内并移动到其中的不同高度。据张说，这就是 Altius 的优势。他指出，能够到达海洋表面以上 500 英尺，但仍留在风暴的风眼墙区域，可以提供重要信息来阐明飓风强度。
“这架无人机可以收集有关水面附近湿度和热量波动的数据，这很关键，因为那里是飓风产生能量的地方。没有人能够在飓风眼墙中进行这种类型的数据收集，”作为 NOAA飓风实地计划的一部分，在过去 14 年中，他飞入了 40 场不同的飓风。“为了了解强度变化，你必须测量低水平的能量波动，我们希望我们可以使用 Altius 做到这一点，”他补充道。
罗森斯蒂尔学院大气科学教授兼 CIMAS 主任 Ben Kirtman 说：“近年来，飓风的迅速加剧越来越多，这是飓风研究人员想要更好地了解的情况。” 柯特曼和其他气象学家开发了一种称为北美多模式集合 (NMME) 的工具，该工具提供包含气候变化的月度至季节性全球预报。NOAA 和美国空军使用 NMME 预测进行规划。
“在过去的 5 到 10 年里，我们在风暴轨迹方面取得了很大进展和改进，但飓风增强过程对气象学家来说是一场巨大的斗争，我们在改进增强预报方面做得并不好，”柯特曼说。“但如果你没有数据，就很难弄清楚如何预测和模拟强化，所以这是我们第一次在通常无法获得的地方获得非常好的数据。就我们如何表示飓风强度而言，这些信息可能会发生翻天覆地的变化。”
作为 Rosenstiel School 的校友，张先生于 2007 年获得应用海洋物理学博士学位，并立即加入 CIMAS。他开始在 AOML 飓风研究部担任博士后研究员；然后在 2009 年，张跃升为 CIMAS 飓风科学家。他继续与 AOML 的科学家密切合作，并且是参与 NOAA 2022 年飓风现场计划的七名 CIMAS 科学家之一。仅飓风伊恩，张就执行了六次任务。
作为研究的一部分，这位科学家使用来自飓风猎人飞机的数据来帮助建立数学模型，从而更准确地确定飓风强度。从 2012 年到 2017 年，他参与了一个项目，该项目结合了载人飓风猎人飞机的数据，以改进飓风强度预测。这些信息帮助今天的预测准确度提高了 10% 左右。对于这项工作，张说他获得了美国气象学会颁发的 2020 年 Banner I. Miller 奖。
柯特曼说，他很高兴张是 CIMAS 和大学社区的一员，因为他的研究可能会帮助任何人了解未来风暴的路径。
“这些信息最终将用于改进 NOAA 的运行模型和运行预测，这太棒了，”Kirtman 说。“每个科学家都希望能够说他们正在做的科学正在改善人们的生活，我认为 Jun 觉得他正处于通过更好地预测飓风强度来改善人们生活的事情的风口浪尖是很合理的。”
