远距离察看气旋内部 可预知其轨迹与风力

新型辐射计预测飓风准确率更高

2016年10月11日10:29  来源:科技日报
 
原标题:新型辐射计预测飓风准确率更高

  日前,俄罗斯国立核能大学莫斯科工程物理学院(MEPhI)科学家研制出独一无二的飓风μ介子辐射计和μ介子诊断法。μ介子是由宇宙粒子发生一系列变化转换而出现在地球大气层的基本粒子。新型辐射计可远距离察看飓风内部,预测气旋的形成和运行轨迹,以及风力的大小。

  飓风是一种巨大气旋,中心气压低,气流速度快,是地球上危险且毁灭性很强的现象之一。温带气旋是由于相邻气团的温度和压力差别大而产生的;热带气旋则在海平面上方形成,由潮湿空气层蒸汽凝结而成,能量巨大。中级飓风一小时释放的能量,相当于约30兆瓦核爆炸的威力,这股力量在海上移动,最终能席卷岸边。据美国国家航空航天局(NASA)数据,全球约一亿人生活在飓风危险区。

  考虑到飓风的破坏力,非常有必要对其进行准确预测。在人造地球卫星出现之前,飓风的唯一监测设备就是飞机。但即使是今天,卫星也不能提供全面信息,如确定飓风内部气压或准确风速。此外,浓密云层还可能妨碍其对气旋的观察。因此,尽管有卫星系统、传感器和雷达,飞机仍在预测飓风中发挥着重要作用。部分现代化的“飓风猎人”是内部配有监测设备的无人机。早在2010年,NASA就开始使用“全球鹰”(Global Hawk)组成的小型无人机编队。

  目前,用现代的计算机技术可以建立相当准确的大气模型,这样一来,科学家可以通过分析各种来源的数据,预测气旋的进一步活动,一般气旋的平均“寿命”可达9至12天。尽管近年来,在飓风运行轨迹建模方面有了很大进步,但预测飓风的能力提高得并不多。预测不准确会导致不必要的人员伤亡和设施损毁,而无根据的悲观预测,则会让工厂白白停产,学校白白停课,还要中止采矿,撤离群众,花费大量财力。

  为了解决上述问题,MEPhI科研人员提出自己的科研思路:大气变化是飓风产生和进一步活动的主要原因,因此,可以通过监测这些变化来观察气旋,预测它的各种进程。

  该学院NEVOD科研中心教授伊戈尔·亚申表示:“飓风μ介子辐射计能够实时记录和分析由大气圈、磁层和大气层各方面引发的地球表面次级宇宙射线流的变换。我们研制的辐射计的独特之处在于,它可以实时恢复每个μ介子的径迹,进行μ介子射线成像(类似于X射线成像)。分析μ介子射线成像法,有助对太阳圈大片区域进行实时监测,控制海平面以上15公里至20公里以内的大气状态。”

  科研人员还表示,新型辐射计可为准确预测飓风提供保障。监控俄罗斯(领土面积1710万平方公里)上空大气,需要4台飓风辐射计,而世界第二大洋大西洋的面积是9166万平方公里,约为俄罗斯面积的5倍。考虑到飓风不会出现在所有海平面上空,绝大多数热带气旋形成于南北纬10度至30度之间,监测这一区域所需的辐射计无需太多。

  亚申表示,飓风辐射计不仅易于维护,也便于携带,可置于卡车内,必要时可以进行转移。但与会飞的“飓风猎人”不同,辐射计没有必要频繁转移,因为它能够远距离监测和分析气旋。

  此前,μ介子检测器已经用于透视埃及金字塔。此外,它还将被用于查获核走私和监测火山活动的项目。MEPhI科学家希望,μ介子诊断法可为研究飓风作出应有贡献,帮助提高预测飓风威力的准确率,而这反过来将有助避免多余花费,在飓风发作的危险区甚至可以减少人员伤亡。

  据介绍,该辐射计还能够预测太阳活动引起的太阳圈潜在危险现象、磁暴和其他自然灾害的活动变化。(稿件来源:“卫星”新闻通讯社)

(责编:贺迎春、熊旭)

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