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- 科學(xué)家發(fā)布“日夜相連”傳感器 觀地球夜間如白晝
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2015/6/16
沒有人喜歡黑暗籠罩周身，特別是當(dāng)危險發(fā)生的時候。
當(dāng)夜幕覆蓋大陸或海洋，科學(xué)家和預(yù)報員會突然失去可見光范圍內(nèi)的衛(wèi)星圖像——包括旋轉(zhuǎn)中的風(fēng)暴、令人窒息的野火、威脅船只的大塊海冰等重要信息。
一個名為“日夜相連”（DNB）的新型傳感器開始填補這些空白，它的全名是“部分可見紅外成像輻射計套件”，隨美國發(fā)射的Suomi－國家極地軌道伴隨衛(wèi)星（NPP）飛行在地球上方的軌道中。
“日夜相連”能耐幾何？
“日夜相連”十分敏感，甚至能測量到單獨一個路燈微弱的光，或者漆黑大西洋面孤船甲板上若隱若現(xiàn)的光，再或者北達科他州廣闊油田閃耀的氣體余暉。即使在沒有月亮的夜晚，它依然能借助大氣微弱暗淡的光線辨別出云彩和雪原。
過去3年中，傳感器研究人員目睹了地球力量的迷人之處——含有巨大能量的海浪因猛烈雷暴被裹挾進大氣層。他們還提高了向居民預(yù)報颶風(fēng)路徑的能力，幫助消防員監(jiān)測變化的致命煙霧，還可以指導(dǎo)迷失方向的船遠離移動的海冰。
此外，科學(xué)家開始安裝了一種軟件來分析“日夜相連”獲得的數(shù)據(jù)，通過明確特定夜晚月光照射量來協(xié)助測量云層的反射，進而來判斷云層含有多少水分。預(yù)報人員能利用這些信息來預(yù)測多少云量會影響地面夜間溫度，并協(xié)助飛行員避免遭遇飛機結(jié)冰險境。數(shù)據(jù)還能提高高緯度地區(qū)日常天氣預(yù)報的準(zhǔn)確度，這些地區(qū)承受數(shù)月長極夜現(xiàn)象，一直缺乏有效的、關(guān)鍵的夜間天氣變化信息。
颶風(fēng)逃不過它的眼睛
明確知道颶風(fēng)眼的位置很重要，因為大多數(shù)強風(fēng)和風(fēng)暴在那附近發(fā)生。這能更準(zhǔn)確地追蹤能拯救生命，影響當(dāng)?shù)鼐o急情況下管理人員的疏散工作，甚至能提前優(yōu)化部署安全人員和災(zāi)難救濟資源以節(jié)省數(shù)百萬美元資金。
2013年7月28日，弗洛西颶風(fēng)在夏威夷島附近盤旋。天氣預(yù)報員密切跟蹤了它的行動圖片，但夜幕降臨，他們失去了“視力”。衛(wèi)星搭載的紅外傳感器顯示，高卷云出現(xiàn)在風(fēng)暴的低緯度循環(huán)中心。當(dāng)夜晚來臨，天氣預(yù)報員卻因為一種可能顯現(xiàn)的“日出驚喜”而變得越來越不舒服，當(dāng)他們認(rèn)為正在正確地跟蹤夜間颶風(fēng)路徑的時候，隨著太陽升起，才發(fā)現(xiàn)因為高層風(fēng)的影響，颶風(fēng)中心已經(jīng)變得“云深不知處”了。
幸運的是，這顆攜帶了“日夜相連”傳感器的衛(wèi)星在凌晨從頭頂飛過，它恰好透過高高的、薄薄的云層，窺視到了颶風(fēng)附近地面環(huán)流。圖片顯示，風(fēng)暴中心比預(yù)計的還偏向北部一些，對該島嶼的威脅大幅減少。美國國家氣象局預(yù)報辦公室的預(yù)報人員凌晨5時緊急通知急救人員修正了風(fēng)暴路徑，阻止了不必要的撤離。
細致入“微”海上救援
“齊斯卡海號”漁船是白令海峽捕蟹船隊的美國成員。2014年2月，強烈的北風(fēng)襲擊白令海中心區(qū)，快速將自由漂浮的海冰吹向了船隊部署地點。2月10日，“齊斯卡海號”在最北側(cè)，船員與國家海洋天氣服務(wù)海冰項目組織聯(lián)絡(luò)，詢問附近150多塊雙人床大小的海冰可能帶來的影響。
天氣服務(wù)機構(gòu)確認(rèn)海冰正在入侵。“齊斯卡海號”繼續(xù)前進，并與海冰項目組織保持著聯(lián)絡(luò)。但2月13日，該船只發(fā)現(xiàn)已全部被海冰包圍了，其中一些冰塊厚度甚至超過3英尺。為了避免被海冰傾覆或擠碎，“齊斯卡海號”必須盡快逃離，但是短暫的白天和沒有月亮的夜晚讓導(dǎo)航無能為力。
海冰項目組織利用“日夜相連”傳感器數(shù)據(jù)找到了海船的燈光，進行了準(zhǔn)確定位。傳感器還通過大氣層中微弱的夜光描繪出當(dāng)前海冰的邊緣。借助這種經(jīng)過細微調(diào)試的信息，天氣服務(wù)人員幫助船員制作出安全到達西南海岸的路徑，逃離了海冰的包圍。
穿透煙幕定位“火線”
因為多年的干旱，野火在美國西部升騰。消防隊員白天與猛烈的大火戰(zhàn)斗，但常常在一夜之間丟失了陣地，很難再追蹤危險的煙霧和被煙霧模糊了的防火線。野火還隨著變化的風(fēng)速風(fēng)向?qū)⑾廊藛T置于險境。煙氣溫度迅速冷卻，羽毛般的小顆粒讓紅外傳感器幾乎在晚上失明。
由于溫度降低，濕度較大，晚上撲滅大火的工作令人沮喪。弱光傳感器就能幫上忙，正如這張2013年加利福尼亞Rim火場的圖片所示。首先，當(dāng)月光可用時，傳感器通常顯示出清晰的煙羽，給救火人員提供值得信賴的警告；其次，傳感器能精確地指出火線所在，包括任何細小的曲線。羽流圖還包含附近近地風(fēng)可能煽風(fēng)點火的寶貴信息，能協(xié)助消防員做出從哪個方向繼續(xù)滅火的正確決策。
鎖定大氣層“夜輝”漣漪
在沒有月亮的晚上，即使沒有任何燈光，你仍然能在黑色的夜空中看到自己含糊不清的手的剪影。這是大氣層中復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)發(fā)出的微弱光所致。
國際空間站宇航員定期記錄下這種“夜輝”，但其詳細構(gòu)造卻一直不得而知�！叭找瓜噙B”研究人員在意識到“夜輝”可能在雷雨附近出現(xiàn)的時候大吃一驚——圖片中的發(fā)光顯現(xiàn)出很有特色的漣漪。雷暴中釋放的能量向大氣層上方傳播波，當(dāng)這些波達到55到60英里的高空后，會在一兩個小時以后攪動“夜輝”層，制造出發(fā)光的同心圓。2014年德克薩斯州巨大雷暴中，傳感器捕捉到了這種效果。
這種波還攜帶著能夠驅(qū)動上層大氣循環(huán)的能量�！叭找瓜噙B”探測波和漣漪的能力填補了上層大氣動力學(xué)的研究空白，幫助研究人員更好地預(yù)測天氣并理解氣候變化。
基于地表的觀測還能把“夜輝”與大地震聯(lián)系起來，包括2011年日本東北地區(qū)發(fā)生的海嘯，地震運動也向大氣層傳遞向上的壓力波。“日夜相連”能幫助科學(xué)家通過跟蹤海洋上方的大氣層漣漪來確認(rèn)海嘯。
一個“日夜相連”不夠用
現(xiàn)在只有一個“日夜相連”高高在上。由美國國家海洋和大氣管理局操控的、500英里高軌道上空的Suomi-NPP衛(wèi)星，因與太陽同步，只能在當(dāng)?shù)貢r間下午13時30分或上午1時30分經(jīng)過給定地點。如果它能放在靜止軌道衛(wèi)星上，科學(xué)家就能像電影那樣連續(xù)記錄地球光照而非定點拍照了。
“夜視平臺”是美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）計劃在2030年發(fā)射升空的地球靜止操作環(huán)境系列衛(wèi)星。如果能攜帶像“日夜相連”這樣的傳感器，研究者能夠明確陸地和海洋光線變化的特質(zhì)，還能日夜不間斷地監(jiān)測云層、降雨、浮油、大火、煙霧、沙塵暴、火山和海冰，甚至還能跟蹤在非法區(qū)域釣魚的船只，幫助定位失事飛機。
2014年7月24日，搭載110名乘客和6名機組人員的阿爾及利亞航空公司飛機在飛行員請求改變航線逃離雷雨區(qū)域后墜毀，機上無人幸免。攜帶“日夜相連”傳感器的Suomi-NPP衛(wèi)星恰巧在失事的幾分鐘內(nèi)穿越墜毀地點上空。它捕捉到了強大雷暴閃電發(fā)出的光，地點恰好與失事地點吻合，與此同時，它還捕捉到了飛機遺骸爆炸發(fā)出的光。
要從這場悲劇中吸取一絲希望，那就是在未來用恰如“日夜相連”這樣的低光傳感器覆蓋整個地球，測量一個區(qū)域每隔幾分鐘就會有所更新，這樣能夠指導(dǎo)搜索和救援隊迅速進入指定地區(qū)，也許，能為拯救生命贏得寶貴的時間。
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