美国国家航空航天局(NASA)克服军方的GPS调整,以遏制飓风袭击

美国国家航空航天局(NASA)克服军方的GPS调整,以遏制飓风袭击

关于飓风迈克尔的更好的风力数据可能表明它将击中佛罗里达州的狭长地带。

JABIN BOTSFORD /华盛顿邮报通过GETTY IMAGES
美国国家航空航天局(NASA)克服军方的GPS调整,以遏制飓风袭击

尽管出现了与中东紧张局势有关的意外障碍,但在大多数卫星无法看到并且很少有飞机冒险的飓风中探测风的任务正显示出成功的迹象。

一个由八颗微卫星组成的星座已经收集了数据 - 如果折叠成国家海洋和大气管理局(NOAA)的天气模型 - 可能会加剧对最近几次飓风的预测,其中包括去年袭击佛罗里达的5级风暴迈克尔。 “我们终于得到了看起来真有用的东西,”弗兰克马克斯说道,他领导飓风研究人员在佛罗里达州迈阿密的NOAA大西洋海洋学和气象实验室(AOML)探索数据。 但美国宇航局1.57亿美元旋风全球导航卫星系统(CYGNSS)的科学家们在上周的一次会议上讨论了早期的结果,就像另一个大西洋飓风季开始时一样,这一进展来之不易。

CYGNSS的卫星舰队纵横交错的热带海洋,可以透过厚厚的飓风云层。 这些卫星收集从标准GPS信标发出的无线电信号,它们从海洋表面反射回来。 反射受到海洋粗糙度的影响,这取决于风速。 但 ,该团队注意到GPS信号正在摇摆不定。 “我们认为它们是不变的,”CYGNSS的首席研究员,密歇根大学安娜堡分校的大气科学家Christopher Ruf说。 “而他们不是。”

美国军方运行全球定位系统,并于2017年1月开始提升10颗GPS卫星的无线电功率,因为​​它们经过叙利亚北部的广大地区。 可以阻止干扰的功率提升在没有警告的情况下重现,每次持续数小时。 “这显然是一种不透明的情况,因为这是一种机密的军事情况,”鲁夫说。 波动不会干扰GPS的其他科学用途。 但他们把星座的大风测量值推迟了5米一秒或更多 - 这是2级和3级飓风之间的差异。

经过2年的工作,CYGNSS团队通过动态重新编程卫星进行了补偿。 卫星携带大型天线以捕获反射的GPS信号,但它们也具有接收直接GPS信号的小型天线,用于跟踪时间和位置。 该团队重新利用小天线来测量GPS卫星的信号强度,从而可以纠正风速测量。 “它有效,”鲁夫说。 “我们已经测试了好几个月了。”

AOML的大气科学家Bachir Annane说,即使在修复之前,风力数据也足以改善一些飓风预报。 在迈克尔的情况下,NOAA的预测模型失败了,Annane说:他们预测它将追踪太远的西部,靠近阿拉巴马州而不是佛罗里达州,并且低估了其凶猛的风。 当他用CYGNSS风重新模拟模型时,Annane发现风暴预测的早期轨道及其强度更接近现实。 他说,风力数据将改善其他两个近期飓风哈维和艾尔玛的轨道预测。

这些卫星还让科学家了解了Madden-Julian振荡背后的风,这是一大群风暴,在印度洋周期性地形成,并在赤道附近游行, 。 科林斯科罗拉多州科罗拉多州立大学(CSU)的大气科学家埃里克马洛尼说:“在雨中看到这对我们来说是一个很大的吸引力。”因为科学家长期以来一直在讨论是什么助长了风暴。 上周在CYGNSS会议上,与科罗拉多州立大学马洛尼合作的大气科学家Bohar Singh描述了CYGNSS的证据,即在持续3000公里的暴雨期间,持续的风会增加海洋蒸发。 马洛尼说,这一发现可以帮助科学家预测风暴带在气候变暖时会如何变化。

经过一些调整,CYGNSS现在也可以看到土地了。 科罗拉多州博尔德市大气研究大学的遥感水文学家Clara Chew说,它的天线正在捕捉土壤湿度的迹象。 虽然不像单一专用卫星那样有能力,但CYGNSS的多颗卫星可以更频繁地进行测量,这有助于监测洪水风险并跟踪不同土壤如何保持降雨。 “你可以开始量化土壤记忆的时间,”周说。

美国国家海洋和大气管理局的科学家们希望新的全球定位系统解决方案能够释放微型卫星观测风暴的全部潜力,或许可以揭示为什么一些飓风突然加剧的新见解。 Marks说,NOAA不太可能在其常规预测中开始使用CYGNSS数据。 这些卫星不属于气象机构,它们不可能在失败前持续超过7年。 但他认为,他们的成功可能有助于说服NOAA推出自己的风力监测星座。