据说在20世纪40年代,两名空军飞行员在酒吧里打赌,挑战看谁有足够的勇气驾驶飞机穿越飓风。
1954年7月27日,美国空军中校约瑟夫·达克沃思驾驶一架单引擎螺旋桨教练机从得克萨斯州的空军基地起飞,进入(墨西哥湾)飓风眼区,此举开创了美国空军飞机观测飓风之先河。
“当我们闯入飓风眼区时,很庆幸的是飞机居然完好无缺,我们还能看见太阳和海面,飓风眼看起来犹如一个巨大的倾斜的漏斗……”
因为载人飞机穿越台风的观测成本太高、风险太大,可能造成人员伤亡(特别是低空飞行时),因此成本低、效费比高及昼夜可用的无人机替代载人飞机执行高风险作业任务,成为当今国际航天领域的一个重要发展方向。
2008年7月18日10时17分,这架CN-1型无人机从北纬27.77°、东经120.69°位置出发,向第7号台风“海鸥”的中心方向进发。
这是一张CN-1型无人机向台风进发的路径图。黄色为台风中心眼,红色为飞行轨迹。
全机长度为1.75米、重量为12千克、最大作业高度5千米、最大续航时间超过7小时。
飞机到达指定高度后,基本维持在300米和500米左右,距台风中心最近距离为108.4千米,且大部分时间在台风云系下的降水区中飞行。无人机对“海鸥”进行了近4小时的飞行探测,巡航距离为115公里,经历了降水区、逆风区、强对流区等较为恶劣的飞行环境后,于13时54分安全着陆。
该无人机配备了机载探空仪,成功获取了探测时段内台风中心的温度、气压、相对湿度、风向和风速等基本气象要素数据。
事实上,随着卫星和数值预报技术的发展,近年来台风路径预报得到明显改进。然而,台风强度预报进展缓慢,对台风带来的狂风和暴雨进行客观预报仍不具有明显的业务能力。而台风强度变化和风雨分布主要受台风环流内的中尺度对流等结构特征变化的影响,因此对台风内部结构特征的描述尤为重要。
但气象卫星等观测手段还无法对气旋内部的气象要素进行直接测量,既不能确定风暴中心气压,也不能给出精确的风速信息,而这些信息对准确预报风暴的发展和运动又非常重要。
无人机能直抵风暴外围的螺旋云带,甚至风暴中心,并在不同高度层开展最直接的“现场”观测。与卫星大范围的遥测相比,无人机观测范围虽小,但从业务角度来讲,其获取的观测资料对于提升台风预报能力具有重要作用。
此外,无人机探测作为卫星、雷达和气象业务观测网的重要补充,若能与近年来发展较快的近海浮标、梯度观测塔及车载追风观测等仪器协同使用,将在台风观测研究和数值模式发展及防灾减灾中发挥更大的作用。
当然,无人机并不是万能的,与载人飞机一样,其飞行也会受到天气条件的限制。
例如,暴雨、雷电等天气对无人机的通信(包括控制无人机飞行的信号、无人机探测信息的传输等)会产生一定影响;大风和冰雹会影响小型无人机的飞行稳定性;雾霾对密封不好的无人机电路也可能造成影响。
当然,随着技术的进步,无人机能适飞的天气条件会越来越多,将来可能会具备全天候飞行的能力。
无人机可应用于海洋台风探测、高原、无人区强对流天气观测,台风探测,人工影响天气以及边界层(气溶胶、大气垂直廓线)探测,灾害监测、调查及生态监测等领域。
目前,我国台风观测以卫星为主,严重缺乏空基和海基的精细化观测。此外,我国海洋观测系统建设处于初级阶段,远海观测极度缺乏,洋面海气交换观测资料稀缺,限制了对台风发生发展及能量交换的认知。
青藏高原处于我国天气系统上游,其天气气候变化影响着我国乃至世界的天气和气候。然而,在青藏高原尤其是无人区建站和维护极为困难,因此需要无人机等新型空基观测平台来弥补观测的不足。
无人机可为云中作业播撒提供平台,提高播撒的科学性和播撒效果。例如,新疆尔自治区人影办与西安爱生技术集团合作,采用爱生ASN-209无人机系统平台搭载中天火箭机载播撒系统,直接进入云层中进行播撒作业,此为国内首次在人工增雨领域实现无人机应用。
此外,气象部门还利用无人机对森林火灾、洪涝、湖泊蓝藻、土地利用、土壤沙化、草原生态等进行监测。
鱼鳞坑是黄土高原常用的生态整地方式,是在较陡的山坡上,有序地挖掘半月形坑穴。这些坑穴呈品字形交错排列,状若鱼鳞,因此被称为鱼鳞坑。谭老师地理工作室综合整理
鱼鳞坑是在被冲沟切割破碎的坡面上,坡度一般在15°~45°之间,或作为陡坡地(45°)植树造林的整地工程。由于不便于修筑水平的截水沟,于是采取挖坑的方式分散拦截坡面径流,控制水土流失。挖坑取出的土,在坑的下方培成半圆的埂,以增加蓄水量。同时,可将树植在坑中,便于更好地保持水土。
这是工程措施(修坑)和生物措施(植树)相结合。具有拦截地表径流(蓄水)、减轻水土流失,保水保土保肥的功能。鱼鳞坑整地多用于水土流失较重的干旱山地及黄土地区。
总而言之,鱼鳞坑是一种水土保持造林整地方法。在较陡的梁峁坡面和支离破碎的沟坡上沿等高线自上而下的挖半月型坑。鱼鳞坑可以拦截地表径流,减轻水土流失,把水土拦截阻滞在坑中,达到保土保水保肥的作用。
鱼鳞坝顾名思义就是建设成鱼鳞形状的堤坝。鱼坝通过修建低坝拦截河水,同时又让部分河流漫过堤坝,在堤坝下游一侧是排列整齐却又密布的叠水缓坡,就像一片片鱼鳞,每个鱼鳞区像一个个小鱼池。
鱼鳞坝具有蓄水、通行、观赏、游玩等功能。遇到枯水期,鱼鳞坝就起到了蓄水的作用,遇到洪水期,又起到了缓冲作用,减少洪水对于堤坝的冲刷,也缓冲了水势与水的速度,鱼鳞坝构成了错落有致分布的叠式堰坝。早期鱼鳞坝附近的居民可以到鱼鳞坝上洗衣,现在这个功能基本废弃了。
目前鱼鳞坝更主要的作用是发展旅游,很多城市或者景区会专门建造鱼鳞坝,供游客观赏、游玩,特别是夏季,往往能成为网红打卡地。
鱼鳞坝是一种建在溪流上的形如鱼舞的层状叠式堰坝。我国某地的鱼鳞坝始建于宋朝,每个单体”鳞片”弧长约3米,深不足0.5米,均可蓄水。传统的鱼鳞坝能很好地适应当地自然环境,综合效益高。下图为鱼鳞坝景观图。据此完成下面小题。
解析:1.C 每个单体”鳞片”弧长约3米,深不足0.5米,落差较小,洪水期众多鱼鳞坝蓄水,可以蓄洪而不是泄洪,A错。鱼鳞坝可减缓流速,拦截泥沙,但不是早期主要作用,B错。单个坝体深度小,蓄积水体便于进行生活漂洗,C正确。鱼鳞坝增大了溪流粗糙度,不利于车马涉水过溪,D错。故选C。
2.C由于独特的造型、多样的功能以及悠久的历史(我国某地的鱼鳞坝始建于宋朝),鱼鳞坝现在成为一种具有传统文化特色的旅游资源,借助鱼鳞坝可发展旅游业,C正确。鱼鳞坝不同于现代水坝,其蓄水量有限,对水位抬升有限,并不是借助其发展航运业、芒果体育灌溉农业或水电业。故选C。
3.B鱼鳞坝多建设在溪流上,层状叠式堰坝可蓄积部分水体方便人类生产生活,推测该地区气候湿润多雨,地形起伏较大,浙南地区最为可能,B正确。苏北地形平坦,晋中以及南疆地区降水相对较少。故选B。
鱼鳞坑是一种重要的水土保持工程措施,在地表挖掘出近似半月形的坑,因排列呈鱼鳞状而得名。坑内填土后可种植果树、草药等作物,表土上覆盖秸秆、树枝等物质。下图为鱼鳞坑景观示意图。据此完成下面小题。
解析:4.B 鱼鳞坑的作用主要是水土保持,应该修在水土流失严重的地区,如地形崎岖的地方,黄土高原的塬、墚、峁相比较,峁状如小土丘,水土流失最严重,B正确,AC错误。川的底部,地势比较平坦,D错误。故选B。
5.C 破碎的陡坡,不便于修筑条带状的梯田,而鱼鳞坑分散、面积小,建设难度低,主要作用是水土保持,可以修建在地形崎岖的地方,但能被用于种植的面积小,经济效益差,ABD错误,C正确。故选C。
6.A 鱼鳞坑主要是保持水土,因此防止土壤水分蒸发,保持土壤墒情是主要目的,A正确。覆盖秸秆、树枝等物质在一定程度上也能起到提高土壤肥力、降低风力侵蚀、抑制杂草生长的作用,但不是主要的目的,BCD错误。故选A。
鱼鳞坑是黄土高原常用的生态整地方式,是在较陡的山坡上,有序挖掘半月形坑穴。这些坑穴呈品字形交错排列,状若鱼鳞,故称鱼鳞坑。鱼鳞坑具有一定的蓄水能力,再加上植树造林,大大减弱了地表径流对坡面的侵蚀作用,可保土、保水、保肥。图为黄土高原鱼鳞坑景观。
(3)贵州省喀斯特山区水土流失现象较为严重,能否借鉴类似黄土高原鱼鳞坑的生态整地方式?请表明观点并说明理由。
(2)坑内利于泥土沉积,减少土壤流失;坑内拦蓄雨水及地表径流,增加下渗,涵养水源。
(3)能。喀斯特山区,地势起伏大,水土流失严重,地表水缺乏,鱼鳞坑可减轻水土流失,蓄水保土。
不能。鱼鳞坑生态整地方式应因地制宜,贵州多为石质地表,开挖困难,成本高,石灰岩透水性强,不易蓄水。