Los drones y otras tecnologías no tripuladas pueden recopilar datos meteorológicos de forma rentable en entornos hostiles o remotos y contribuir a mejores modelos meteorológicos y climáticos. según un nuevo estudio de investigadores de CIRES y NOAA. Los aviones no tripulados y los globos atados con instrumentos están ayudando a llenar los vacíos de datos críticos sobre superficies difíciles de muestrear en el Ártico, incluyendo hielo marino recién formado y tundra parcialmente congelada.

"Estamos demostrando que tenemos la capacidad de desplegar aeronaves no tripuladas y sistemas de globos atados de forma rutinaria en un entorno muy severo para campañas de campo específicas. También estamos apoyando los esfuerzos de desarrollo para que estas tecnologías estén disponibles para la comunidad científica en general". "dijo Gijs de Boer, investigador del CIRES que trabaja en el Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre de la NOAA y autor principal del artículo, publicado el 29 de junio en el Boletín de la Sociedad Meteorológica Estadounidense .

Comunidades, negocios y los gobiernos de todo el mundo necesitan pronósticos meteorológicos y climáticos precisos y oportunos para la planificación y la seguridad. Una clave para mejorar los modelos de pronóstico es obtener datos adicionales, especialmente ausente en lugares remotos como el Ártico. Esta investigación, una colaboración entre CIRES y científicos de NOAA, junto con el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) y socios universitarios, fue diseñado para investigar si los drones y otras tecnologías no tripuladas pueden complementar y mejorar formas más convencionales de recopilar datos atmosféricos.

En el nuevo estudio, Los investigadores encuentran que los sistemas de aeronaves no tripuladas y globos atados —conocidos colectivamente como sistemas de aeronaves no tripuladas o UAS— pueden ayudar a llenar las lagunas de datos y son adecuados para vuelos de rutina en el Ártico. Y debido al trabajo realizado por la instalación de usuario de Medición de Radiación Atmosférica (ARM) del DOE, en asociación con de Boer y sus colegas para desarrollar estas tecnologías no tripuladas de última generación, ARM ahora está aceptando propuestas de científicos atmosféricos para implementar UAS en sus sitios de investigación.

Desde 1997, la instalación de usuario de ARM ha recopilado mediciones de nubes, aerosoles, estado atmosférico, y radiación en su observatorio de North Slope of Alaska cerca de Utqiaġvik (anteriormente Barrow). Se han tomado medidas adicionales en Atqasuk (aproximadamente 60 millas tierra adentro desde Utqia? Vik) y Oliktok Point (otro sitio costero, 165 millas al suroeste de Utqiaġvik). Estas mediciones basadas en observatorios han ayudado a los científicos a comprender mejor el sistema natural del Ártico.

Cuando está basado en tierra, instrumentos estacionarios toman medidas, esas observaciones se limitan a esa ubicación o al campo de visión de un instrumento de escaneo. Los aviones no tripulados o los globos atados pueden tomar medidas en áreas mucho más grandes. Reconociendo el potencial de las observaciones de UAS, El DOE fomentó la aceleración de los despliegues de campo de UAS científicos en el Ártico a partir de 2015.

"La superficie alrededor de los sitios de North Slope de ARM es muy heterogénea, por lo que la información que estas tecnologías pueden proporcionar es extremadamente valiosa para comprender qué impacto tiene la superficie variada en las propiedades atmosféricas, "dijo James Mather, Director técnico de ARM.

En una serie de campañas, de Boer y sus colegas junto con los miembros del personal de ARM volaron varios aviones no tripulados, y el personal de ARM del Laboratorio Nacional Sandia lanzaron globos atados, demostrando capacidades de medición cada vez más avanzadas y miniaturizadas, incluido el espectrómetro de partículas ópticas impresas de NOAA, o POPS, al tiempo que amplía las operaciones a condiciones árticas más duras. Juntos, Estos UAS proporcionan perfiles detallados de las propiedades atmosféricas, incluida la termodinámica, vientos radiación, aerosoles, microfísica de nubes:que proporciona una comprensión más completa de la atmósfera inferior del Ártico.

Porque se toman in situ, o en el lugar de interés, Las mediciones atmosféricas tomadas con sistemas de aeronaves no tripuladas pueden representar mejor las condiciones locales. y la introducción de esas observaciones en modelos meteorológicos o climáticos hace que los modelos sean más precisos. "Con globos y aviones no tripulados, obtenemos una perspectiva diferente, ", dijo De Boer." Podemos cubrir áreas más grandes y obtener una distribución, por ejemplo, de la variabilidad de temperatura alrededor de un sitio. Con los UAS podemos muestrear a través del cuadro de cuadrícula de un modelo en lugar de en un solo punto, y eso es importante para el desarrollo de modelos ".

Además de su investigación sobre el Ártico, de Boer es el organizador de la reunión anual de este año de una comunidad internacional que utiliza UAS para la investigación atmosférica conocida como ISARRA. abreviatura de la Sociedad Internacional para la Investigación Atmosférica utilizando Aeronaves Pilotadas a Distancia. Después de una conferencia de una semana en la Universidad de Colorado en Boulder, más de cien científicos, ingenieros y pilotos de aeronaves se reagruparán para una semana de vuelos científicos en el valle de San Luis, en el sur de Colorado.

De Boer, junto con CIRES, NOAA, y colegas de ARM, regresará a North Slope de Alaska a finales de este verano para otra campaña de campo. Como parte del Año de la predicción polar de la Organización Meteorológica Mundial y del Programa Mundial de Investigaciones Climáticas, los investigadores utilizarán aviones no tripulados y globos atados para observar y modelar la atmósfera inferior del Ártico en el sitio del DOE Oliktok Point. También se están asociando con la Universidad de Alaska Fairbanks y sus socios para tomar medidas UAS sobre el Océano Ártico para comprender mejor cómo el viento influye en la mezcla del océano.