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风力无人水面飞行器已成为绕过南极洲的第一个无人系统

  • 科学
  • 2019-10-18 08:42:57
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南极洲周围的南大洋是一个危险而危险的地方。风速可以超过每小时80英里,高达5层高的建筑物和频繁的冰山是常见的波浪。该地区的危险意味着没有正常的船舶通行,因此很难获得准确的天气数据。但是,从南大洋获取这些数据对于对地球的大气,气候和海洋状况进行科学评估至关重要。

为了应对这一挑战,李嘉诚基金会赞助的一个研究人员财团创造了一系列能够抵御南极洲周围海洋极端条件的帆船无人机。该项目的科学合作者包括:美国国家海洋与大气管理局(NOAA),美国国家航空航天局(NASA),澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO),帕尔默长期生态研究(LTER) ,斯克里普斯海洋学研究所,南大洋观测系统(SOOS),日本海洋地球科学技术局(JAMSTEC),韩国极地研究所(KOPRI),挪威极地研究所,埃克塞特大学,哥德堡大学,奥塔哥大学海洋科学系

该项目在新闻发布版Saildrone中进行了描述。“就我们的气候知识及其未来预测而言,我们最大的“盲点”之一位于南大洋。这主要是由于严重缺乏观测,特别是在这种偏远和恶劣的环境下的冬季。这导致人们对这些极地海洋的功能了解得很少。”南方海洋观测系统(SOOS)联合主席塞巴斯蒂安·斯瓦特(Sebastiaan Swart)说。

最近,一个长七米(23英尺)的风力帆帆无人机成为第一个绕过南极洲的无人系统。这辆名为SD 1020的车辆配备了一套气候等级传感器,并在南极洲周围的水域中收集了数据,从而使人们对海洋和气候过程有了新的关键见解。Swart说:“ Saildrone在南极航行期间的这些激动人心的高分辨率观测结果为科学家提供了宝贵的地面数据集,以便他们更好地了解南大洋并评估我们用来预测天气和气候的模型。”

为期196天的任务于2019年1月19日在新西兰布拉夫的绍斯波特发射,在南极洲周围航行超过22,000公里(13,670英里或11,879海里)后于8月3日返回同一港口。在执行任务期间,车辆幸免于冰冻温度,15米(50英尺)的海浪,130 km / h(80 mph)的风以及与巨型冰山的碰撞。

方形索具帆船

第5代Saildrone包括一个7米(23英尺)的船体,一个2.5米(8英尺)的龙骨和一个5米(15英尺)高的实心机翼。Saildrone表示:“这种常规的Saildrone机翼的工作风范围可达60节;该公司报告说,在之前的两次环球航行尝试中,2015年和2017年,经过短时间的飞行,两次飞行任务都遭到妥协,而风帆则陷入了困境。回去修理。根据新闻稿,该团队从这些失败中学到了很多东西,并专门为南大洋设计了一种新型机翼。下部的“方形钻机”坚固得多,旨在应对15米(50英尺)的破碎波所造成的巨大推力和淹没。

Saildrone的创始人兼首席执行官Richard詹金斯。“您不可避免地为了生存而牺牲了机动性,但是我们创造了一些东西可以完成任务,而南大洋却无法摧毁!”

Saildrone携带了由NOAA开发的用于非常精确地测量碳通量的仪器,从而提供了有关南大洋碳吸收速率的重要新数据。“关于海洋吸收二氧化碳排放的知识还很多,尤其是在南大洋。直到几年前,人们还认为南大洋是一个巨大的CO2汇。然而,这种了解主要是基于避开南大洋最恶劣天气的船舶的观察结果,从而使冬季的采样率不足。” NOAA太平洋海洋环境实验室(PMEL)Carbon的海洋学家Adrienne Sutton博士解释说。组。

根据萨顿(Sutton)的说法,随着在剖面浮标上部署碳传感器(这是南部海洋碳与气候观测与建模(SOCCOM)项目的一部分),科学家开始获得更广泛的季节性观测分布,他们发现的CO2汇少于以前认为。

“就碳和热量而言,南大洋是迄今为止最重要的海洋。在全球范围内,南部海洋吸收了进入海洋的所有碳的一半和所有热量的75%。Swart表示:“这使得将努力和资源(如Saildrone等机器人平台所付出的努力)投入到这一极地地区以获得更科学的测量结果变得异常重要。”

对于Saildrone而言,这意味着南大洋是仪器的重要优先领域。Saildrone计划部署一支车队来监视南大洋,全年绕南极航行的10至20条无人驾驶飞机。詹金斯说:“对南大洋的监视系统是我们的首要任务之一。”“了解南大洋的热量和碳通量,鱼类种群以及海洋酸化,对于增进对我们的气候的了解以及对地球生命的可持续性而言绝对是关键。只有大幅增加测量值,才能对未来进行有意义的预测。”

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