机器人水下滑翔机可以改善飓风预报

8月通常是大西洋飓风季的过渡月。虽然本季节的高峰期是9月，但热带气旋的形成开始于8月迁移到非洲沿海的“佛得角”起源地区。在撰写本文时，国家飓风中心正密切关注热带大西洋中部的低压区域。预测人员将在未来5天内为该风暴提供20-40%的进一步发展机会。美国仍在从2018年的大西洋飓风季节中恢复过来。飓风迈克尔，罕见的5级风暴，在佛罗里达州的狭长地带登陆之前迅速加剧。佛罗里达州，阿拉巴马州和佐治亚州的社区遭到破坏，迅速的集约化对于风暴中的许多人来说是令人惊讶的。强度预测继续落后于轨道预测(参见福布斯讨论的链接)，但新的机器人水下滑翔机系统可以改善飓风预报。

飓风形成需要许多成分。温暖的水是最重要的因素之一。根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的报告，在50米深度“至少79华氏度(26.5摄氏度)”的水可以为风暴提供动力。虽然在飓风季节通常会看到海面温度(SSTs)的讨论，但海洋热含量(OHC)实际上更为重要。2018年发表的一项研究显示，与Hurricane Harvey相关的OHC达到了创纪录的水平。根据美国地球物理联盟(AGU)的新闻稿：

“当飓风在海洋上空移动时，它们强风吹过海面，使水更容易蒸发。蒸发过程也需要能量来自热量，而温度更高的温度在上层海洋和海洋表面，可用的能量越多......海洋上层有大量的热量可供使用，因为地表温度从风暴中冷却(哈维)，来自下方的热量涌出，使地表水复温并继续供给风暴。”

在哈维通过之前，近地表的温度大约是86华氏度，并且在风暴过去之后仍然远高于80华氏度。这些研究结果表明，地下海洋温度的知识对于评估飓风强度非常重要。佐治亚大学(UGA)Skidaway Institute正在测试的新技术很有前途。大学发布的媒体发布指出：

“....自主式水下航行器，也称为滑翔机，可以收集有价值的信息。滑翔机是鱼雷形的工艺品，可以装载传感器并发送到水下任务收集海洋数据。滑翔机测量温度和盐度，其他这些参数，当他们在水中上下调整时。配备卫星电话，滑翔机定期浮出水面，在任务期间传输记录的数据，持续数周至数月。

作为一名气象学家，我看到滑翔机收集的数据类似于大气中气象气球的信息或飓风期间从飞机上分配的水龙头。Catherine Edwards是UGA Skidaway海洋研究所的研究员和同事。她说，“卫星数据可以很好地了解地表海洋温暖的地方，但地下温度场仍然是隐藏的。”

这些机器人滑翔机不仅仅是未经证实的学术玩具。他们在佛罗伦萨飓风(2018年)期间进行了评估。基于UGA的研究人员和同事部署了两个滑翔机，并根据爱德华兹发现“滑翔机在模型中纠正了几乎14摄氏度(约25华氏度)的误差。不包括滑翔机数据的海洋模型错过了关键方面垂直温度结构。与南佛罗里达大学的研究人员一起部署的第三架滑翔机帮助解决了部分温暖的墨西哥湾流海流，这可能是登陆飓风的海洋热量的重要来源。

随着2019年飓风季节的加剧，NOAA的新资金将使研究人员能够继续评估滑翔机系统的功效。只有当与飓风相关的内部热量和海洋 - 大气交换过程得到解决时，才能实现飓风强度预测的进展。这些机器人滑翔机为复杂的拼图提供了另一个重要的部分。