提高极地地区无人机飞行的安全性和效率

在极地和山区等偏远且充满挑战的环境中收集准确的天气数据可能极其困难。这些地区往往缺乏传统气象站所需的基础设施和资源，恶劣的天气条件可能使人类进入和维护这些气象站变得危险。

无人机可以在这些具有挑战性的地形中导航、收集数据并将其传输给研究人员，使其成为解决这些数据差距不可或缺的工具。不幸的是，云中飞行仍然是一个挑战，过冷的云滴结冰可能会损坏无人机的重要部件，导致它们无法运行。

为了解决这个问题，博士。日本国立极地研究所的井上淳(JunInoue)和佐藤一俊(KazutoshiSato)共同设计了一个创造性的解决方案：他们将机载气溶胶计数器集成到2022/2023年日本南极科考期间使用的一组无人机中。

该研究发表在《大气环境》上。科学家们使用气溶胶计数器(通常用于测量空气中颗粒的浓度)来检测无人机飞行期间云的存在。

“在我们的探险中，在通常的条件下，我们通常观察到每升的颗粒浓度少于一千个，”JunInoue博士解释说。“然而，当我们遇到结冰条件时，我们会看到每升5,000个颗粒的浓度甚至更高。”这一变化使无人机能够及时检测并实时响应危险情况。

在气象垂直剖面分析中，涉及不同高度的大气状况信息，无人机不需要水平飞行很远，因此在结冰条件下更容易决定何时下降。气溶胶计数器在这种情况下发挥着关键作用，因为它使无人机操作员能够迅速做出明智的决策。

为了进一步确认这种方法的可靠性，科学家们将计数器的观测结果与从船载激光雷达云高仪收集的数据进行了比较。云高仪提供有关云属性的关键信息，例如云的高度以及云是否由水或冰组成。

作者检查了衰减后向散射系数(该系数表明光线如何从云层反射)，并能够在气溶胶计数器基于47次云内飞行检测到的粒子计数增加与过冷液体云的存在之间建立明确的联系。

计数器成功地检测到一半云内飞行的结冰情况，这些飞行的高度达到了海拔约1,000米。这些信息帮助无人机避免飞越危险的结冰条件。

无人机可以成为研究大气的宝贵工具，特别是在极地地区，这些发现可以增进我们对云和天气的了解。“通过不断的创新和合作，无人机可以彻底改变气象研究，最终有利于我们对云、天气及其更广泛影响的理解，”井上博士总结道。

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