科科，你周末打算干什么呀？
我要去玩无人机~
哈~无人机好玩吗？
可好玩了，我还要用无人机给台风做CT呢~
用“无人机”给“台风”做“CT”，这三个词听起来好像很不搭，但这一技术早在2020年就已实现了。
图源：中国天气
今天，我们就来讲讲用无人机探测台风的故事。
01
台风与台风监测
台风是一种破坏力极强的灾害性天气系统，对生命和财产都会造成严重损害。我国是受台风影响较为频繁的国家，因此对台风进行检测十分重要。
近年来，对台风追踪观察的相关科技在不断发展。2002年，中国科技部社会公益研究专项“中国登陆台风观测试验”计划，集成了自动气象站观测系统和大气边界层观测系统，综合运用了风廓线仪、多普勒雷达、探空仪、超声风速仪、光学雨量计、铁塔和移动观测车等陆基和移动观测设备。
图源：sohu.com
2018年，中国气象局启动了高空大型无人机海洋综合气象观测试验——“海燕计划”。同时，我国气象部门也正在组织开展利用卫星对台风进行观测。比如，2019年8月，风云四号A星大气垂直探测仪对台风“利奇马”进行了观测，每30分钟就可以完成一次目标区观测。
2020年10月，在针对第16号台风“浪卡”的观测中，综合运用多款无人机、无人飞艇、机载激光雷达、火箭弹、探空气球、有人飞机、移动观测车和卫星等平台，完成了不同层次的观测。可以说，我国的台风观测平台和技术得到了充分的发展。
02
如何更好地观测台风？
下图是台风监测的常规流程。
图源：参考文献【1】
如果我们能在台风刚“出生”的时候就对它进行监视，就可以知道它的“成长趋势”，提前做好防备工作。但是台风是在海上生成的，海上的观测站点少，分布也并不均匀。
所以，我们就要尽可能去接近台风，近距离观测它。能够观测台风的手段包括飞机、船只、探空气球、无线电探空仪、卫星等。不过，这些探测手段，各有各的特长和不足。
开飞机、轮船接近台风估计是大部分人最先想到的，但是让飞机轮船去与大风大浪搏斗，这可让驾驶员捏一把汗；探空气球倒是不用人操作，可是探空气球不好控制，也不一定就能飘到我们想要的地方；用卫星高大上了吧，可终归是隔着千里万里，台风的稠密云雨会使卫星遥感信号产生强烈衰减，也就是用卫星不一定能看清晰。
那么，看清台风哪家强？无线电探空仪来帮忙。
03
探空仪与CT
什么是CT？CT就是用X射线束对人体某个部位一定厚度的层面进行扫描，形成每个层面的图像，最终形成立体视图。
探空仪也可以起到类似的作用。无线电探空仪，就像一台飞行的发报机，随时将探测到的、所在高度的气象资料传送到地面。
重量不到1公斤的探空仪，主要由感应元件、转换装置、发射机和电源四部分组成。感应元件用来感应大气温度、压强、湿度要素的大小与变化；然后通过转换装置转换成相应于探测量的无线电讯号；而发射机产生的约数十或数百兆赫的高频无线电波，则能装载着探测讯号向地面发送；电源提供了整个探空仪的能量来源，它占据了相当大的重量。
图源：new.qq.com
上图，科研人员正在准备释放探空气球携带着的上升式探空仪；下图所示的是带有降落伞的下投式探空仪。
别看叫“下投式”，它可是真的让人很上头。从台风的上空把探空仪投下，探空仪下落过程中，会记录台风中心的温度、气压、相对湿度、风向和风速等基本气象要素数据，就像是给台风做了一次分层观测的CT啦。
那么，怎么把探空仪安全快速地“送给”台风呢？这时无人机就要登场啦。
04
无人机与台风监测
该用什么样的无人机去进行台风监测呢？平常的家用无人机肯定是顶不住的，我们的翼龙10无人机申请出战！
图源：mp.weixin.qq.com
翼龙10是双发喷气推进高空无人机，为适应气象探测需求，试验组研制了专用的探空吊舱，以实现安全可靠投放探空仪，并对无人机加挂载荷进行适应性改造和大量安全测试。改装涉及了载荷的标准化挂装及操控系统改进、多载荷通信及集成技术改进、飞机控制系统及与气象保障系统的连接改进等。简单来说，就是经过改装后，可以在飞机机翼下挂载了两个探测仪器舱，仪器舱内安装了大量的探空仪。
特制的探空舱
飞机抵达预定位置和高度后，仪器舱将自动扔出探空仪。探空仪从高空坠落到海面的整个过程中，不断测量经度纬度、高度、温度、湿度、气压、风速、风向等数据，配合飞机上安装的毫米波雷达，将数据传送回地面信息处理中心。
利用这些数据，科学家就可以给台风进行非常逼真的三维成像。另外，通过这些数据，将有机会搞清楚台风生成和发展的机理，为做出准确预测提供帮助。
“天鸽”雷达垂直监测图
图源：中国气象局气象探测中心
利用无人机进行台风监测，是随着技术发展之后的创新应用，是科技服务国家海洋强国战略、做好海洋防灾减灾的鲜明体现。我们的脚步不会停止，未来我们要建设的是岸基、海基、空基、天基一体化的海洋气象综合观测系统和相应的配套保障体系。
相信在给台风做过全面的CT检测后，再凶猛的台风，也能被乖乖驯服。
参考文献
[1] 刘德强, 冯杰, 丁瑞强,等. 台风目标观测研究进展回顾[J]. 地球科学进展, 2021, 36(6):15.
[2] 我国首次高空无人机台风综合探测试验成功，意味着什么？
https://mp.weixin.qq.com/s/L6ZmpG2M_6bzZ9v-NYqx9g
[3] 台风来袭，翼龙10无人机出战，奋勇向前大胆给台风做ct！
https://mp.weixin.qq.com/s/b1sRbxkmP-7c8QdZJ5Elkg
[4] 无人机还可以探测台风？
https://mp.weixin.qq.com/s/GxTVKqMY-gbI70MXoTeQpw
作者：中国科学院上海技术物理研究所 郭玮宏 博士
编辑：小叮当
鸣谢：上海气象局首席服务官 邬锐；上海市气象学会 徐建中为本文提供科学审核。
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编辑：just_iu