智能无人艇充当海上气象雷达
我国是世界上遭受自然灾害影响严重的国家之一。影响我国的海洋气象灾害以海上大风、风暴潮、海浪、海雾、海上强对流等为主，赤潮、海蚀、咸潮、海啸等海洋灾害也有不同程度发生。这些气象灾害影响城市正常运行甚至造成人员伤亡，导致生态破坏、疫病流行。如何准确预报这样的灾害性天气呢？
超强台风能把万吨巨轮抛向半空并拦腰斩断，瞬间摧毁沿岸建筑、桥梁、车辆等，台风引起的泥石流还会破坏森林植被。风暴潮发生时，海水越过堤坝淹没农田及生产生活设施，造成很大的经济损失和人员伤亡，海岸侵蚀、海水倒灌造成土地盐渍化等灾害。暴雨能造成来势凶猛破坏性极大的洪涝灾害，洪水过后常常出现疫情。
这些灾害性天气能准确预报吗？答案是：很难。
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沿海地区以及濒临海域气候多变，气象条件和海陆环境复杂。由于缺乏海上尤其外海气象观测资料，加之对这些海洋灾害性天气生消演变的科学认识还存在诸多不足，进而难以准确预报这些海洋灾害性天气。
虽然海陆空不同方式都可以观测我国周边广阔海域上的气象和水文状况，但短板依旧明显：近海布置的浮标不多，商船只能提供不连续、分散的气象海况报告，海监飞机在恶劣天气时不能提供气象水文信息，岛屿和综合考察船的气象探空少，缺少覆盖面宽、时间连续的对流层廓线剖面探测。这些短板限制了台风生成与发展机理、海-气相互作用，以及厄尔尼诺事件相关的气候变化等的深入研究，极大阻碍了海洋气象和水文环境预报，尤其台风天气预报的准确性。
国际上，海洋上的气象观测资料主要由卫星遥感、商船气象报和非业务性飞机观测提供。虽然，美国和加拿大拥有军事用途的无人艇，但是并没有应用于气象观测。比起陆地台站网所提供的资料，海上气象观测资料在质量和数量上都有极大差距，不能满足科研和业务的需要。
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2016年5月，中国科学院大气物理研究所无人艇研发团队成功研制了一款基于自控驾驶的半潜式海洋气象观测专用无人艇。该无人艇是一种自动驾驶的水面机器人，是世界上首艘可以发射探空火箭的无人艇。基于卫星定位导航和艇载姿态传感器等信息，可以实现自动部署、自动观测、自动发射探空火箭和自动传输观测数据等功能。
无人艇为半潜式结构，艇身大部分处于水线之下，只有设备仓位于水面以上，大大降低了海浪对艇体的影响，使无人艇航行非常稳定。同时无人艇的重心远远低于其浮心，使无人艇具备自扶正功能，大大提高了在恶劣海况下的生存能力。
该无人艇通过发射探空火箭，将下投式探空仪发射至指定高度，在探空仪下落过程中对中下对流层进行高精度的探测。无人艇火箭探空的优势，在于其具备很强的机动性，能够对偏远海域、关键海域，或中尺度强对流系统、台风系统进行实时的三维立体机动观测，及时为相关业务和科研部门提供中尺度强对流系统，以及台风系统内部较准确的海面大气热力和动力参数资料。
2017年6月13日，在项目负责人陈洪滨研究员的带领下，半潜式海洋气象观测专用无人艇在河北乐亭附近海域开展了海上探测试验，首次在无人艇上发射了探空火箭，并获取了世界上首条无人艇火箭探空廓线。同时，这次试验还获取了实时的海面常规气象观测数据、海表温度，以及海上边界层内的温度、湿度、气压、风速和风向高垂直分辨率廓线。此举标志着智能化海洋气象探测的开始，也是无人艇海洋气象探测由近海向远洋延伸、由二维海面观测走向三维立体观测的重要起点。
(作者单位：中国科学院大气物理研究所), http://www.100md.com(李 军 金 玲)