氣候環(huán)境的變化距離日常生活有多遠(yuǎn)？2000年以前，“霧霾”還只是環(huán)境氣象學(xué)教科書(shū)上的一個(gè)名詞而已。雖然沙塵暴總在春天問(wèn)候北方的城市，但防護(hù)林已經(jīng)擋住了[much]可怕的部分。十幾年后的今天，環(huán)境已經(jīng)成為城市居民[much]關(guān)心的事情之一。儀器監(jiān)測(cè)得到的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)，從氣象站流向了智能手機(jī)的應(yīng)用端口。面對(duì)需求變化，智能機(jī)器人開(kāi)始取代傳統(tǒng)氣象儀器，以提供更及時(shí)的監(jiān)測(cè)服務(wù)。

智能機(jī)器人取代氣象儀器，提供更及時(shí)的監(jiān)測(cè)服務(wù)

　　相比人工取樣，田野機(jī)器人大大提高了工作效率　　
　　據(jù)“機(jī)器人中心”科技網(wǎng)站報(bào)道，隨著智能機(jī)器人的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)入熱門(mén)智能應(yīng)用的隊(duì)伍。雖然[much]初機(jī)器人的監(jiān)測(cè)范圍僅限于家庭房屋內(nèi)部，但如今卻可以上天遁地，無(wú)所不“測(cè)”。　　
　　為測(cè)量土壤中一氧化二氮含量的變化，挪威大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們制作出一款名為“磁通”的田野機(jī)器人。它的外表純白，高度超過(guò)兩米，底盤(pán)上裝有三個(gè)輪子，在田野中行動(dòng)時(shí)不會(huì)輕易陷入泥土。機(jī)器人上部為杠桿設(shè)計(jì)，橫在兩個(gè)支架上方的為機(jī)器大臂。大臂的頂部裝有移動(dòng)天線和信號(hào)發(fā)射器等裝備，而大臂兩端則裝有兩個(gè)對(duì)稱的采樣器?！　?/span>
　　夜間活動(dòng)時(shí)，采樣器能夠向下發(fā)出燈光，照亮采樣地表。機(jī)器人底盤(pán)中間的上方是進(jìn)行化學(xué)分析的主機(jī)。分析結(jié)果出來(lái)后，會(huì)直接通過(guò)通信裝置上傳到電腦云端，達(dá)到及時(shí)更新數(shù)據(jù)，并同步[much]新分析結(jié)果的目的。　　
　　與一氧化二氮相比，大眾媒體讓人們更熟悉二氧化碳對(duì)氣候變化的影響，然而一氧化二氮使全球變暖的效力，比二氧化碳高出約300倍。在土壤板結(jié)或大雨連綿的情況下，土壤無(wú)法很好地暴露在空氣中，此時(shí)其中的細(xì)菌等微生物就會(huì)使用氮氧化物取代氧化物進(jìn)行呼吸，從而產(chǎn)生一氧化二氮?！　?/span>
　　拉斯·巴肯是挪威大學(xué)的微生物生態(tài)學(xué)家，他表示，為了測(cè)量出一片試驗(yàn)田中一氧化二氮的排放量，必須要在這塊地上進(jìn)行反復(fù)不斷的測(cè)量。相比人工取樣，田野機(jī)器人大大提高了這項(xiàng)測(cè)量工作的效率。一塊土地原本需要27個(gè)小時(shí)的人工測(cè)量，“磁通”機(jī)器人只需一小時(shí)就能全部完成。　　
　　儀器與飛行器的結(jié)合，有助于了解氣候變化和解決氣象問(wèn)題　　
　　除了基于地面檢測(cè)的機(jī)器人之外，云端之上的機(jī)器人氣象監(jiān)測(cè)也已成真。歷史上在19世紀(jì)末期就已經(jīng)出現(xiàn)具有良好伸張率的氣象橡膠氣球。等到20世紀(jì)大氣科學(xué)爆發(fā)性發(fā)展時(shí)，氣象飛機(jī)和無(wú)線電探空儀都已是垂直探測(cè)大氣的成熟工具。
　　在此基礎(chǔ)之上，如今各國(guó)科學(xué)家們?yōu)楸O(jiān)測(cè)大氣氣溶膠顆粒物的狀況，使用[much]新的飛行器搭載遠(yuǎn)程傳感器，用來(lái)檢測(cè)云層何時(shí)會(huì)形成降水。這與使用能見(jiàn)度儀來(lái)測(cè)氣溶膠不同，后者外形如旗桿一樣，是只能被固定安裝在地面監(jiān)測(cè)站內(nèi)的氣象儀器。飛行器卻可以自由在云層中穿梭往返，直到獲得各個(gè)氣象層的全部數(shù)據(jù)為止?！　?/span>
　　在歐洲，“大氣遙感初步培訓(xùn)”簡(jiǎn)稱ITaRS，就是一項(xiàng)旨在使用智能飛行器進(jìn)行氣象探測(cè)的項(xiàng)目。該項(xiàng)目由歐盟的“瑪麗-居里行動(dòng)組”創(chuàng)建，為德國(guó)科隆大學(xué)所主導(dǎo)，曾得到歐盟第七框架計(jì)劃EP7的技術(shù)與資金支持。EP7的時(shí)間跨度為2007至2013年，是歐盟投資[much]多的全球性科技開(kāi)發(fā)計(jì)劃，也是世界上髙至的重大科技合作計(jì)劃，總預(yù)算超過(guò)505億歐元。　　
　　在ITaRS項(xiàng)目中，諸如輻射線測(cè)定和激光雷達(dá)的相關(guān)儀器，在監(jiān)測(cè)大氣成分和研究氣象動(dòng)力學(xué)方面有著巨大的應(yīng)用潛力。這類(lèi)儀器與飛行器的結(jié)合，有助于了解氣候變化和解決氣象問(wèn)題。而這些問(wèn)題都是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和大氣污染領(lǐng)域的重要課題，甚至從更深層次來(lái)說(shuō)，與軍事氣象都有著密切聯(lián)系?！?/span>
　
　　氣象研究正在逐步與機(jī)器人的智能系統(tǒng)相融合
　　地面的機(jī)器人的高效監(jiān)測(cè)為研究者提供[much]新數(shù)據(jù)，而空中檢測(cè)技術(shù)[accurate度的提升又拓展了研究空間。風(fēng)暴是如何形成的？需要怎樣的條件？不同維度和地域上空的云層，需要怎樣的濕度、壓力和凝結(jié)核才可以形成降雨？這些研究都在逐步與機(jī)器人的智能系統(tǒng)相融合。　　
　　瑪麗亞·巴雷拉是ITaRS項(xiàng)目組的專(zhuān)家之一，她認(rèn)為，現(xiàn)有大氣層模型中的一個(gè)主要不確定性在于，大氣層中云層和氣溶膠膠質(zhì)的相互作用方式?，F(xiàn)有知識(shí)不足以回答云層形成的細(xì)節(jié)問(wèn)題。而ITaRS項(xiàng)目發(fā)明的飛行器技術(shù)不僅能夠增強(qiáng)科學(xué)家對(duì)大氣層運(yùn)動(dòng)的理解，還能幫助減少氣象預(yù)測(cè)模型中的不確定性，從而更好地理解氣候變化。研究者在得到大氣狀態(tài)的實(shí)時(shí)反饋后，通過(guò)模型計(jì)算就可以得到更[accurate]的預(yù)測(cè)結(jié)果?！　?/span>
　　當(dāng)然，專(zhuān)業(yè)化發(fā)展并不是環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)器人發(fā)展的Uniqueness方向，可隨身攜帶的天氣監(jiān)測(cè)設(shè)備也受到不少消費(fèi)者的歡迎。比如美國(guó)“濕度實(shí)驗(yàn)室”研究團(tuán)隊(duì)推出的一款名為“天氣點(diǎn)”的手機(jī)配件，外形看上去像一把造型奇特的鑰匙，但卻能幫助用戶通過(guò)手機(jī)應(yīng)用App及時(shí)了解所在地的環(huán)境狀況。
　　可以說(shuō)，依托機(jī)器人硬件，智能系統(tǒng)的發(fā)展拉近了氣象環(huán)境與科學(xué)研究之間的距離，也拉近了環(huán)境問(wèn)題與日常生活的距離。在人們通過(guò)各種端口獲得氣象環(huán)境數(shù)據(jù)，了解環(huán)境變化的同時(shí)，環(huán)境保護(hù)的重要性也將更加深入人心。