從太空中看，我們的地球是藍色的，因為地球表面2/3的區(qū)域被海水覆蓋著。

從遠古時代開始，人們對神秘莫測又威力無窮的大海就充滿了好奇。

《哪吒鬧海》動畫片 （圖片來源：必應(yīng)圖庫）

哪吒鬧海的故事幾乎是家喻戶曉。一方面，故事中哪吒的天真爛漫與不畏強權(quán)的精神，備受人們喜愛；另一方面，我們也能從東海龍王的可怕形象，感受到當(dāng)時人們對海洋災(zāi)害性天氣的恐懼和無能為力。

我國是世界上遭受自然災(zāi)害影響嚴重的國家之一。影響我國的海洋氣象災(zāi)害以海上大風(fēng)、風(fēng)暴潮、海浪、海霧、海上強對流等為主，赤潮、海蝕、咸潮與海水入侵和海嘯等海洋災(zāi)害也有不同程度發(fā)生。

這些海龍王的氣象災(zāi)害“分身”，不但影響城市正常運行甚至造成人員傷亡，而且導(dǎo)致生態(tài)破壞、疫病流行。例如，超強臺風(fēng)能把萬噸巨輪拋向半空并攔腰斬斷，瞬間摧毀沿岸建筑、橋梁、車輛等，臺風(fēng)引起的泥石流還會破壞森林植被；風(fēng)暴潮災(zāi)害發(fā)生時，海水越過堤壩，淹沒農(nóng)田及生產(chǎn)生活設(shè)施，給人民造成很大的經(jīng)濟損失和人員傷亡，風(fēng)暴潮帶來海岸侵蝕，海水倒灌造成土地鹽漬化等災(zāi)害；暴雨能造成來勢兇猛，破壞性極大的洪澇災(zāi)害，洪水過后常常容易出現(xiàn)疫情等。

2016年第17號熱帶風(fēng)暴“鲇魚”造成福建省損失慘重。據(jù)福建省防汛辦統(tǒng)計: 全省148.9 萬人受災(zāi)，寧德、霞浦、永泰等3 個城區(qū)和福州的部分城區(qū)受淹，緊急轉(zhuǎn)移群眾59.73 萬人，因災(zāi)死亡6 人；農(nóng)作物受災(zāi)92.24 千公頃、全省直接經(jīng)濟總損失61.33 億元。2016年9月30日，受臺風(fēng)“鲇魚”影響，浙江省武義縣連降暴雨，致使一些山區(qū)公路邊出現(xiàn)多處滑坡體，阻塞交通。

臺風(fēng)“鲇魚”登陸福建  （圖片來源：騰訊·大閩網(wǎng)）

2018年第14號熱帶風(fēng)暴“摩羯”，導(dǎo)致山東省25.37萬人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積2.34萬公頃，成災(zāi)面積8429公頃，倒塌房屋26間，嚴重損壞房屋11間，一般損壞房屋157間（數(shù)據(jù)來源：科普中國）。2018年8月13日，受“摩羯”影響，山東青島沿海出現(xiàn)風(fēng)暴潮，海浪越過堤壩侵入道路，部分車輛被淹受損。

熱帶風(fēng)暴“摩羯”影響青島，在海邊掀起風(fēng)暴潮   （圖片來源：光明網(wǎng)）

2018年9月16日，第22號臺風(fēng)“山竹”以強臺風(fēng)級別在我國廣東江門市臺山沿海登陸，成為2018年登陸我國的最強臺風(fēng)。臺風(fēng)“山竹”造成近300萬人受災(zāi)，5人死亡，1人失蹤，160.1萬人緊急避險轉(zhuǎn)移和安置，農(nóng)作物受災(zāi)面積174.4千公頃，直接經(jīng)濟損失52億元（數(shù)據(jù)來源：科普中國）。9月17日是超強臺風(fēng)“山竹”過境后的首個工作日，一大批勤勞的深圳人，整理好被狂風(fēng)吹亂的心情，勇敢地踏上爬山涉水的上班路。他們不斷解鎖各種“路障游戲'， “十八般武藝”盡顯。

臺風(fēng)“山竹”過境后，深圳人民是這樣上班的 （圖片來源：深圳天氣）

答案是：很難。

沿海地區(qū)以及瀕臨海域的氣候多變，氣象條件和海陸環(huán)境復(fù)雜。由于缺乏海上、尤其是外海氣象觀測資料，加之我們對這些海洋災(zāi)害性天氣生消演變的科學(xué)認識還存在諸多不足，進而難以準(zhǔn)確預(yù)報這些海洋災(zāi)害性天氣。

（圖片來源：作者提供）

雖然海陸空不同方式都可以觀測我國周邊廣闊海域上的氣象和水文狀況，但短板依舊明顯：近海布置的浮標(biāo)不多；商船只能提供不連續(xù)、分散的氣象海況報告；海監(jiān)飛機在惡劣天氣時不能提供氣象水文信息；島嶼和綜合考察船的氣象探空少，缺少覆蓋面寬、時間連續(xù)的對流層廓線剖面探測。這些短板限制了臺風(fēng)生成與發(fā)展機理、海-氣相互作用以及厄爾尼諾事件相關(guān)的氣候變化等研究的深入開展，極大地阻礙了海洋氣象和水文環(huán)境預(yù)報尤其是臺風(fēng)天氣預(yù)報能力的提高。

國際上，海洋上的氣象觀測資料主要由衛(wèi)星遙感、商船氣象報和非業(yè)務(wù)性飛機觀測提供。雖然美國和加拿大擁有軍事用途的無人艇，但是并沒有應(yīng)用于氣象觀測。比起陸地臺站網(wǎng)所提供的資料，海上氣象觀測資料在質(zhì)量和數(shù)量上都有極大差距，不能滿足科研和業(yè)務(wù)需要。 

如果有幾個“遠海氣象觀察員”，就能幫助預(yù)報員及時掌握海上災(zāi)害性天氣的發(fā)生和發(fā)展過程，為模式預(yù)報提供實測數(shù)據(jù)，為提高海洋氣象災(zāi)害的預(yù)報精度提供有效的科學(xué)支撐，讓興風(fēng)作浪的海龍王無所遁形。

要揭開海龍王的真面目，“遠海氣象觀察員”最好具備以下素質(zhì)：要能耐得住長久的寂寞，能在海上長航時航行，獨自等待海龍王的出現(xiàn)；身體素質(zhì)極好，要能在復(fù)雜海況條件下生存；一身是膽，有勇氣追蹤移動中尺度強對流系統(tǒng)或臺風(fēng)系統(tǒng)，并對其進行實時的三維觀測，獲取高精度海洋氣象觀測資料。

半潛式海洋氣象觀測無人艇海上試驗（圖片來源：鄭斯平 攝）

2016年5月，中國科學(xué)院大氣物理研究所無人艇研發(fā)團隊成功研制了一款基于自控駕駛的半潛式海洋氣象觀測專用無人艇。該艇是一種自動駕駛的水面機器人，是世界上首艘可以發(fā)射探空火箭的無人艇。基于衛(wèi)星定位導(dǎo)航和艇載姿態(tài)傳感器等的信息，該艇可以實現(xiàn)自動部署、自動觀測、自動發(fā)射探空火箭和自動傳輸觀測數(shù)據(jù)等功能。

半潛式海洋氣象觀測無人艇內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖片來源：黃曉松提供）

無人艇為半潛式結(jié)構(gòu)，艇身大部分處于水線之下，只有設(shè)備倉位于水面以上，大大降低了海浪對艇體的影響，使無人艇航行非常穩(wěn)定；同時無人艇的重心遠遠低于其浮心，使無人艇具備自扶正功能，大大提高了其在惡劣海況下的生存能力。

海上火箭探空，在指定海域進行定時和指令氣象探空火箭發(fā)射，獲取海洋邊界層內(nèi)高垂直分辨的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速和風(fēng)向廓線。（圖片來源：作者提供）

該艇通過發(fā)射探空火箭，將下投式探空儀發(fā)射至指定高度，在探空儀下落過程中對中下對流層進行高精度的探測。無人艇火箭探空的優(yōu)勢，在于其具備很強的機動性，能夠?qū)ζh海域、關(guān)鍵海域，或中尺度強對流系統(tǒng)、臺風(fēng)系統(tǒng)進行實時的三維立體機動觀測，及時為相關(guān)業(yè)務(wù)和科研部門提供中尺度強對流系統(tǒng)或臺風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)部較準(zhǔn)確的海面大氣熱力和動力參數(shù)資料。

中國科學(xué)院大氣物理研究所無人艇研發(fā)團隊的研究成果被選為中科院SCI期刊《大氣科學(xué)進展(英)》（Advances in Atmospheric Sciences）2019年第4期的封面論文。封面設(shè)計展示了從夢想到現(xiàn)實，從圖紙到下海試驗的過程。想看全文？請戳”閱讀原文“（圖片來源：作者提供）

中國科學(xué)院大氣物理研究所無人艇研發(fā)團隊合影（圖片來源：謝紅 攝）

2017年6月13日，在項目負責(zé)人陳洪濱研究員的帶領(lǐng)下，半潛式海洋氣象觀測專用無人艇在河北樂亭附近海域開展了海上探測試驗，首次在無人艇上發(fā)射了探空火箭，并獲取了世界上首條無人艇火箭探空廓線。同時，這次試驗還獲取了實時的海面常規(guī)氣象觀測數(shù)據(jù)、海表溫度和海上邊界層內(nèi)的溫度、濕度、氣壓以及風(fēng)速和風(fēng)向高垂直分辨率廓線。此舉標(biāo)志著智能化海洋氣象探測的開始，也是無人艇海洋氣象探測由近海向遠洋延伸、由二維海面觀測走向三維立體觀測的重要起點。

無人艇起吊離廠