手機信號可以用來監測霧氣嗎--中國數字科技館
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    手機信號可以用來監測霧氣嗎

    手機信號可以用來監測霧氣嗎(科學播報) 0:00/0:00
    最新發布時間: 2019-09-27   瀏覽數:
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      濃霧天氣(圖片來源:pixabay)

      為了飛機、輪船以及公路車輛的運行安全,相關的交通運輸部門需要實時掌握運行路線及關鍵停靠點的能見度。為此,這些地方通常都會設置有相應的霧氣監測系統,及時進行能見度的判別與安全預警,以避免濃霧造成嚴重的碰撞事故與損失。

      但是,這些系統往往需要衛星、傳感器以及工作人員之間的相互配合,因而總體來說操作復雜且成本昂貴。另一方面,這些傳統監測方法的空間分辨率較低,準確度并不理想。空間分辨率是對監測設備性能的一種衡量指標,即從所呈現的圖像上能夠分辨出的最小面積。面積越大,識別能力越強,監測效果才會越好。另外,在靠近地面的部分,系統的監測靈敏度也會有所下降,這也造成了一些監測上的難題。

      因此,一些工程師希望設計出一套新的監測系統來解決這些問題。美國康奈爾大學的研究者提出,或許可以利用手機信號來監測霧氣。信號塔是我們已有的已經遍布各地的基礎設施,如果能夠運用信號網絡來實現霧氣監測,那傳統方法的各種問題也將迎刃而解。

      

      信號塔(圖片來源:pixabay)

      在某些天氣狀況下,手機的信號會變得很差。這是因為天氣尤其是霧氣會影響到信號塔接收信號的強度。微波信號的傳播介質是低空大氣和地面物體。在霧氣出現的前后,由于溫度、氣壓、反射點等影響因素發生改變,信號場的強度也隨之發生變化。這些變化有規律可循,因而微波信號與霧氣的這種關系,正好提供了一種新的監測思路。

      研究者在一些地區進行了相關實驗,他們收集和分析了該地區的實時信號數據。利用信號的變化規律,研究者能夠判斷出霧的出現時機。在新方法的幫助下,他們成功地在該地區霧氣出現前的一個小時實現了預測。除霧氣以外,微波信號甚至能夠反映出該地區溫度和濕度的變化情況,這也是研究者之后要繼續探索的方向。

      相比傳統的方法,這種新的監測系統將會帶來三個方面的優勢:首先,信號塔已經遍布各地、覆蓋面廣,利用微波信號進行的監測不需要額外的前期投入,是一種成本低廉的監測方法。同理,這種方法地區適用性強、可以實現無間斷的監測,在對于霧氣的短期預警上極具優勢。最重要的一點,衛星探測需要穿過云層,一些情況下會被高層云所干擾;而新方法不僅可以解決這個問題,甚至能夠區分出低層云與地面霧,實現準確的預測。

      

      衛星監測系統(圖片來源:pixabay)

      不過,這種新方法仍需通過廣泛且嚴格的測試才能正式投入應用。但可以確定的是,利用信號分析霧氣形成之前的天氣變化是可能的。通過監測微小的變化,人們可以對霧氣的出現進行準確的預判。從另一個角度上說,能夠運用原本已經被信號包圍的周邊環境,而不是重新建立新的監測設施,這種設計思路也給未來新技術的研究方向帶來諸多啟發。

      新方法或許并不能完全取代傳統的衛星監測技術,但它可以作為一種輔助性的手段,使人們能夠獲取更加準確的霧氣預警信息。

      

    原創稿件

    制作:葉鵬飛

    審校:于穎卓 中國科學院地理科學與資源研究所博士

    參考文獻:David, N., & Gao, H. O. (2018). Using Cell-Phone Tower Signals for Detecting the Precursors of Fog. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123(2), 1325-1338.

      


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