Chinesische Ingenieure haben ein unbemanntes halbtauchfähiges Forschungsschiff entwickelt, das Raketen mit abnehmbaren meteorologischen Sonden starten kann, die per Fallschirm absteigen und atmosphärische Daten sammeln, eine Methode, die relativ kostengünstig detaillierte Daten über den Zustand der Atmosphäre über dem Ozean liefert. Das Schiff kann 3000 Kilometer zurücklegen und bis zu 48 Raketen pro Reise abfeuern. In den Jahren 2016 und 2017 testeten die Forscher das Schiff, und jetzt sprachen sie in einem Artikel darüber, der in der Zeitschrift Advances in Atmospheric Sciences veröffentlicht wurde.
Die Messung atmosphärischer Parameter ist für die Erstellung von Wettervorhersagen und die Vorhersage großräumiger Wirbelstürme notwendig. Die meisten meteorologischen Forschungen werden mit Bodenstationen durchgeführt, die mit Radar und Lidar, Ballons und meteorologischen Raketen ausgestattet sind. Diese Methoden haben jedoch eine gravierende Einschränkung - sie sind nur für die Untersuchung der Atmosphäre über Land und Küstengebieten der Ozeane geeignet. Darüber hinaus werden meteorologische Satelliten verwendet, deren Fähigkeiten jedoch begrenzt sind, und außerdem ist ihr Start und Betrieb viel teurer als die Verwendung herkömmlicher meteorologischer Geräte.
Ingenieure des Institute of Atmospheric Physics der Chinese Academy of Sciences und Jiangxi Xinyu Guoke Technology unter der Leitung von Wenzheng Shao haben ein autonomes Schiff entwickelt, das in großer Entfernung vom Meer meteorologische Raketen aus dem Wasser starten kann. Die Entwickler haben sich für das Design eines halb versenkten Schiffes entschieden, das größtenteils unter Wasser steht. Dies erhöht die Stabilität des Schiffes während eines Sturms. Da der Schiffsschwerpunkt deutlich unterhalb des Auftriebsschwerpunktes liegt, stellt sich das Schiff auch bei einem Überschlag in den Wellen von selbst wieder in seine ursprüngliche Position ein. Die Länge des Schiffes beträgt acht Meter, die Höhe 1,6 Meter und die Breite des Rumpfes beträgt einen Meter. Für die Bewegung des Schiffes ist ein Dieselmotor verantwortlich, der für zehn Tage Dauerbetrieb ausgelegt ist, in denen das Schiff bei einer Reisegeschwindigkeit von acht Knoten (14,8 Kilometer pro Stunde) dreitausend Kilometer überwinden kann. Die Masse des betankten Schiffes beträgt 6, 2 Tonnen, und diese Masse berücksichtigt nicht die Masse von Raketen, Computern und anderen Geräten.
Das Schiff kann autonom navigieren, seine Position mithilfe der Signale des Satellitennavigationssystems BeiDou verfolgen und über das Satellitenkommunikationssystem Iridium Daten mit der Kommandozentrale austauschen. Eine Oberflächenwetterstation an Bord des Schiffes kann Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck sowie Windgeschwindigkeit und -richtung in eineinhalb Metern Höhe messen und Unterwassersensoren können Temperaturdaten aufzeichnen. Die ungewöhnlichste Ausrüstung des Schiffes ist ein meteorologischer Raketenwerfer. Das Schiff kann bis zu 48 Raketen aufnehmen, und dafür werden zwei Arten von Raketen verwendet, deren maximale Flughöhe 6 und 1,3 Kilometer beträgt. Nachdem die Rakete an Höhe gewonnen hat, lässt die Rakete den Sprengkopf fallen, der den Fallschirm freigibt und mit einer Geschwindigkeit von fünf Metern pro Sekunde absinkt und Daten über Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Windgeschwindigkeit und -richtung aufzeichnet.
Profil der Verteilung atmosphärischer Parameter über die Höhe
Von Mai 2016 bis Mai 2017 führten Ingenieure grundlegende Tests auf dem Fluss durch und schickten das Schiff dann im Juni und November 2017 zweimal in die Bohai-Bucht in der chinesischen Provinz Hebei. Während der Probefahrten startete das Schiff sieben Raketen, deren maximale Flughöhe 1230 Meter betrug. Als Ergebnis der Tests konnten die Forscher sowohl die Leistungsfähigkeit des Konzepts eines autonomen Schiffes mit meteorologischen Raketen bestätigen als auch wissenschaftliche Daten sammeln. Beispielsweise ermöglichten die beim Abstieg von meteorologischen Sonden gesammelten Informationen die Erfassung der marinen Grenzschicht der Atmosphäre, deren Bedingungen sich stark von denen in der übrigen Atmosphäre unterscheiden. Messungen von Wind, Temperatur und Luftfeuchtigkeit ergaben, dass die Schicht zwischen 42 und 1120 Metern liegt.
Kürzlich schlugen spanische Wissenschaftler vor, eine eher ungewöhnliche Datenquelle zu verwenden, um Meeresströmungen zu untersuchen - Sturmvögel, die auf der Wasseroberfläche sitzen, an denen GPS-Tracker befestigt sind. Die Studie zeigte, dass diese Vögel durch die Kraft des Windes verursachten Änderungen der Strömungsrichtung folgen, sodass ihre Bewegungsdaten verwendet werden können, um die Strömungen selbst zu analysieren.
