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大學報馬仔
2018-10-25 14:07:28

成大與美國合作 為福爾摩沙衛星七號建置新一代太空天氣監測與預報系統

成大與美國合作  為福爾摩沙衛星七號建置新一代太空天氣監測與預報系統-太空天氣監測與預報系統

飛航、行車、船舶導航等都要透過衛星來引導,為了推估衛星通訊可能受到的干擾與影響,世界各國都積極投入太空天氣即時監測。成功大學地科系林建宏教授與陳佳宏助理教授團隊與美國國家大氣研究中心、國家太空中心合作,藉由福衛三號蒐集的太空電離層資料,為近期將升空的福衛七號建置全新一代的太空天氣即時監測與預報系統,可預測GPS定位偏移程度,降低誤差,使導航系統更準確,未來也可用於國際上正進行的新世代飛航導引系統,讓機場飛機起降更加密集、更有效率。

林建宏指出,太空天氣監測與預報系統的重點在掌握距離地表100到1000公里的太空電離層內電漿分佈與密度的變化。電離層的變化明顯受太陽風暴等影響,數10分鐘就會有很大的變化,會對船隻、飛機、緊急救災用的高頻無線通訊產生影響,或導致GPS訊號路徑偏折,接收到的訊號大量減少,甚至收不到訊號,造成定位誤差變大形成誤判,差距可能從數10到百公尺不等,例如汽車行駛於中山高GPS導航卻誤判行駛在五楊高架橋。
國家實驗研究院16日舉行記者會,邀請林建宏教授分享成大團隊與美國國家大氣研究中心在「太空天氣即時監測與預報系統」的合作研究成果。太空中心主任林俊良、副主任余政憲、福衛三號計畫總主持人方振洲、福衛七號總主持人朱崇惠等都出席。國研院副院長吳光鐘致詞指出,福衛七號是福衛三號的延續計畫,成大目前與美方利用福衛三號的資料,加上研發的太空天氣預報的模式可以完整呈現太陽風暴對全球電離層擾動的影響,做到預報3小時後,電離層密度變化的預報。
 
升空逾12年的福衛三號是全球迄今,最重要的太空電離層觀測資料提供者,世界上利用掩星觀測技術得到的電離層資料,約有500萬筆,其中就有450萬筆來自福衛三號,目前全世界的太空電離層資料,平均2天才能取得。台美合作的福衛七號,負責中低緯度觀測(全球電離子分佈多在中低緯度,台灣也在其中),繞行地球一周時間約97分鐘,每30分鐘可提供新的電離層觀測資料,提供的各式太空資料量將是現今的3~4倍。

林建宏表示,成大在2014年開始投入太空天氣即時監測與預報研究,並在2017年建立起系統雛型,並針對福衛七號升空建立起新一代系統,待升空後即可作業。為了讓即時監測與預報更為完善,除了有福衛七號蒐集到的觀測資料外,也進一步設計物理模式彌補觀測資料不足,又透過資料同化技術來修正觀測資料與物理模式可能產生落差,以求得最佳的即時監測結果。這套系統曾多次用於分析太陽風暴,包括曾完整呈現2015年3月太陽風暴、電離層變化,對全球的影響以及GPS定位誤差影響等。即時監測系統將置於中央氣象局太空作業辦公室,福衛七號蒐集到的太空電離層資料都會直接進入系統,再由中央氣象局公佈於網站,提供國內外GPS使用與應用。

過去資料顯示,2017年超級太陽閃焰造成波多黎各無線電通訊失效,影響颱風救援,並造成一飛機航班失聯1小時。2015年11月太陽無線電波爆發,造成瑞典機場關閉數小時。2011年9月太陽風暴造成北美東部GNSS衛星輔助系統失效,垂直誤差超過100公尺。

林建宏表示,太空天氣即時監測與預報系統不容易的原因包括,太陽風暴、太陽無線電波爆發等因素,另一個在於太空觀測資料不足。以大家熟知的氣象報告來說,近年來氣象預測準確率高,是因為有較為充足的觀測資料供研判,目前的氣象資料平均一天4百萬筆以上,但太空觀測資料一天不到5萬筆。福衛七號升空後,資料將大幅增加,太空天氣監測與預報的可行性也隨之提高。

太空天氣預報是備受國際矚目的新興領域,聯合國外太空事務委員會也規劃有國際合作太空天氣事務,全世界包括美國、英國、日本等已有17個太空天氣預報作業中心,台灣的中央氣象局也在106年成立太空天氣作業辦公室。

 

新聞來源:由成大提供

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