طائرة بدون طيار للأرصاد الجوية

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الطائرة بدون طيار للأرصاد الجوية ، أو المركبة الجوية غير المأهولة التي تستشعر الطقس ، [ 1 ] هي طائرة بدون طيار تحمل أجهزة استشعار تجمع البيانات الديناميكية الحرارية والحركية من الغلاف الجوي الأوسط والسفلي (على سبيل المثال حتى 6  كم).

لم تُستخدم طائرات الأرصاد الجوية بدون طيار بعد لدعم خدمات الأرصاد الجوية والهيدرولوجية الوطنية (NMHS) بسبب المفاوضات الجارية بشأن وصول الطائرات بدون طيار إلى المجال الجوي والامتثال للوائح المجال الجوي والتطوير التكنولوجي اللازم لتلبية متطلبات المنظمة العالمية للأرصاد الجوية . [ 2 ]

تُستخدم طائرات الأرصاد الجوية في الغالب لدعم مهام البحث العلمي والعمليات الخاصة بالصناعة. [ 3 ]

تاريخ

المقترحات المبكرة

سُجِّل أول استخدام لطائرة بدون طيار لقياس المعايير الجوية عام 1970، حيث استُخدمت طائرة صغيرة مُسيَّرة لاسلكيًا كمنصة قياس لتبادل نتائج القياسات الجوية. [ 4 ] حظيت الدراسة بدعم من مختبر أبحاث القوات الجوية في كامبريدج ومحطة والوبس التابعة لوكالة ناسا . وأشار الباحثون إلى الحاجة إلى منصة بسيطة واقتصادية وقابلة للتحكم والاستعادة لحمل أجهزة الاستشعار والقياسات الجوية، وأثبتوا أن استخدام طائرة صغيرة مُسيَّرة لاسلكيًا لجمع بيانات الطقس أمرٌ ممكنٌ وفعّال.

كانت المحطة الثانية في تطوير طائرات الأرصاد الجوية بدون طيار هي النموذج الأولي الذي بناه فريق من الباحثين في جامعة كولورادو ، برعاية مكتب البحوث البحرية الأمريكي (ONR) عام 1993. [ 5 ] كان الهدف من الطائرة ذات الجناح الثابت المسماة "أيروسوند" هو تمكين جمع بيانات الطقس في المناطق النائية والتي يصعب الوصول إليها حول العالم. في عام 1995، أُجريت المزيد من التطويرات في أستراليا بواسطة شركة "أنظمة وخدمات البيئة" (ES&S) المحدودة، بالتعاون مع مكتب الأرصاد الجوية الأسترالي ومجموعة "إنسيتو" كمقاولين فرعيين. في عام 1999، تولت شركة "أيروسوند" المحدودة ، ومقرها أستراليا، جميع عمليات التشغيل والتطوير . ومنذ عام 2007، أصبحت "أيروسوند" المحدودة جزءًا من مجموعة "تكسترون" الصناعية الأمريكية. [ 6 ] بحلول عام 2016، أصبحت "أيروسوند" طائرة استخبارات ومراقبة واستطلاع (ISR) للعمليات العسكرية، بينما أصبحت ميزة جمع بيانات الطقس فيها ثانوية. [ 7 ]

التطور اللاحق

في عام 2009، نشر المجلس الوطني الأمريكي للبحوث تقريراً بعنوان "مراقبة الطقس والمناخ من الأرض إلى الأعلى: شبكة وطنية من الشبكات"، مؤكداً على الحاجة إلى أساليب رصد رأسية متوسطة النطاق أكثر ملاءمة من المجسات الراديوية التي تطلقها بالونات الطقس - النظام الرئيسي المستخدم لجمع البيانات من تلك الطبقة الجوية. [ 8 ]

منذ ذلك الحين، تزايدت برامج البحث التي تركز على طائرات الأرصاد الجوية المسيّرة. [ 1 ] يُعدّ مركز الاستشعار وأخذ العينات المستقل في جامعة أوكلاهوما المجموعة الأكثر نشاطًا في هذا المجال. وقد طوّر باحثوه طائرة CopterSonde، وابتكروا مفهوم شبكة الرصد الجوي ثلاثية الأبعاد (3D Mesonet) ، وهي شبكة من المحطات تُطلق منها طائرات الأرصاد الجوية المسيّرة كل ساعة أو ساعتين لجمع البيانات من النطاق المتوسط. [ 9 ] [ 10 ]

في عام 2022، أطلقت الإدارة الوطنية الأمريكية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) طائرة مسيرة للأرصاد الجوية، من طراز Area-I Altius-600 ، داخل إعصار ( إعصار إيان ) لأول مرة. حلقت الطائرة ذات الجناح الثابت على ارتفاعات منخفضة (900 متر - 1.3  كيلومتر) داخل عين الإعصار وجدارها لجمع بيانات عن درجة الحرارة والضغط والرطوبة.

تُعدّ طائرات الأرصاد الجوية المسيّرة المتوفرة تجاريًا نادرة، حيث تُهيمن شركة Meteomatics AG السويسرية على معظم السوق ، [ 9 ] [ 11 ] وهي الشركة المطوّرة والمصنّعة لطائرات Meteodrones منذ عام 2013. وفي عام 2020، دخلت شركة Menapia البريطانية السوق بطائرة MetSprite. وفي عام 2025، ظهرت منصات جديدة فائقة الخفة ذات أجنحة دوّارة لرصد طبقة الحدود الجوية، تدعم كلاً من رحلات المسح التلقائي وعمليات النشر على ارتفاعات عالية بمساعدة البالونات، تليها عملية هبوط مُتحكّم بها وقياسات ميدانية. [ 12 ]

الأنواع

طائرة ثابتة الجناح

استخدمت الطائرات المسيرة الأولى للأرصاد الجوية أجنحة ثابتة، مما سمح للباحثين بتطبيق التطورات التكنولوجية من مجال الطائرات المأهولة وتغطية مساحة أكبر بفضل قدرتها على الطيران لساعات طويلة. [ 13 ]

طائرة ذات أجنحة دوارة

تحظى طائرات الأرصاد الجوية ذات الأجنحة الدوارة بشعبية أكبر لأنها أكثر تنوعًا وأسهل في التشغيل وأكثر ملاءمة للتصوير العمودي من أجهزة الراديو سوند التي تنجرف بعيدًا. [ 13 ]

المزايا والعيوب

في عام 2019، وبالتعاون مع هيئة الأرصاد الجوية الفرنسية "ميتيو فرانس " ، نظمت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية "ورشة عمل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية حول استخدام الطائرات المسيّرة في إعداد التقارير التشغيلية للأرصاد الجوية" [ 2 ] ، وهي أول ورشة عمل تناقش استخدام طائرات الأرصاد الجوية المسيّرة. وشارك في الورشة أعضاء من المراكز الوطنية للأرصاد الجوية، ومجموعات بحثية جامعية، وشركات خاصة.

خلصت مناقشات ورشة العمل إلى أن طائرات الأرصاد الجوية المسيّرة مفيدة في جمع القياسات الميدانية من الطبقة الحدودية ، مما يسد فجوة البيانات ويحسن دقة التنبؤات العددية بالطقس. ولكن ثمة قائمة من العوائق التي يجب معالجتها قبل أن تتمكن هذه الطائرات من دعم خدمات الأرصاد الجوية الوطنية، ومنها:

  • غياب لوائح خاصة بالطائرات بدون طيار في تنظيم المجال الجوي على المستوى الوطني أو الإقليمي
  • مستوى محدود من أتمتة الطيران والتزود بالوقود وصيانة مستويات الوقود

علاوة على ذلك، كان من الضروري إيجاد حلول لمشكلة التجلد الجوي ومقاومة الرياح المفرطة أثناء الطيران لضمان سلامة طائرات الأرصاد الجوية المسيّرة ومنع الخسائر. منذ تطوير أول جهاز Aerosonde في تسعينيات القرن الماضي، أُجريت أبحاث لحل مشكلة التجلد التي تسببت في فقدان العديد من الطائرات. [ 5 ] في عام 2016، كانت شركة Meteomatics السويسرية أول منظمة تطور نظامًا لإزالة الجليد يعمل على تسخين شفرات الدوار عند رصد خطر التجلد. [ 1 ]

مراجع

  1. بينتو ، جيمس أو.؛ ​​أوسوليفان، ديبي؛ تايلور، ستيوارت؛ إلستون، جاك؛ بيكر، سي بي؛ هوتز، ديفيد؛ مارشال، كورتيس؛ جاكوب، جيمي؛ بارفوس، كونراد؛ بيجيه، برونو؛ روبرتس، جريج؛ أومانوفيتش، ناديا؛ فينجلر، مارتن؛ جنسن، أندرس أ.؛ شتاينر، ماتياس (2021-11-01). " وضع ومستقبل أنظمة الطائرات الصغيرة بدون طيار في الأرصاد الجوية التشغيلية" . نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . 102 (11): E2121– E2136. Bibcode : 2021BAMS..102E2121P . doi : 10.1175/BAMS-D-20-0138.1 . ISSN 0003-0007 . 
  2. ١ ٢ المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، ميتيو فرانس (١٦ نوفمبر ٢٠٢٢). "ورشة عمل حول استخدام المركبات الجوية غير المأهولة (UAV) في الأرصاد الجوية التشغيلية" . المنظمة العالمية للأرصاد الجوية . تم الاطلاع عليه بتاريخ ١٦ نوفمبر ٢٠٢٢ .
  3. ↑ «قد يتم إطلاق أول طائرة بدون طيار لجمع بيانات الطقس في الولايات المتحدة هذا الخريف» . صحيفة واشنطن بوست . الرقم الدولي الموحد للدوريات 0190-8286 . تاريخ الاطلاع: 16 نوفمبر 2022 . 
  4. ↑ كونراد، تي جي؛ هيل، إم إل؛ رولاند، جيه آر؛ ماير، جيه إتش (نوفمبر-ديسمبر 1970). "طائرة صغيرة يتم التحكم فيها لاسلكيًا كمنصة لأجهزة الاستشعار الأرصادية" (ملف PDF) . ملخصات APL التقنية . 10 : 11-19 - عبر مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية.
  5. 1 2 هولاند، جي جي؛ ويبستر، بي جيه؛ كاري، جيه إيه؛ تيريل، جي؛ غونتليت، دي؛ بريت، جي؛ بيكر، جيه؛ هوغ، آر؛ فاغليينتي، دبليو. (2001-05-01). "طائرة أيروسوند الروبوتية: نموذج جديد للرصد البيئي" . نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . 82 (5): 889-902 . Bibcode : 2001BAMS...82..889H . doi : 10.1175/1520-0477(2001)082 < 0889:TARAAN > 2.3.CO ; 2. ISSN 0003-0007 . 
  6. ↑ فريق التحرير، صحيفة "ديفنس إندستري ديلي". "شركة تكسترون تستحوذ على شركة AAI Aerosonde لصناعة الطائرات بدون طيار" . صحيفة "ديفنس إندستري ديلي ". تاريخ الاطلاع: 16 نوفمبر 2022 .
  7. ↑ بيك، آبي (27 أكتوبر 2021). "ما وراء الظل: المرحلة التالية من مسابقة FTUAS" . مجلة أنظمة الطائرات بدون طيار . تاريخ الاسترجاع: 16 نوفمبر 2022 .
  8. ↑ المجلس الوطني للبحوث (20 نوفمبر 2008). رصد الطقس والمناخ من القاعدة إلى القمة: شبكة وطنية من الشبكات . ISBN 978-0-309-12986-2.
  9. 1 2 تشيلسون، فيليب ب.؛ بيل، تايلر م.؛ بريستر، كيث أ.؛ بريتو هوبسل دي أزيفيدو، غوستافو؛ كار، فريدريك هـ.؛ كارسون، كينيث؛ دويل، ويليام؛ فيبريتش، كريستوفر أ.؛ غرين، برايان ر.؛ غريمسلي، جيمس ل.؛ كانيغنتي، ساي تيا؛ مارتن، جوشوا؛ مور، أندرو؛ بالمر، روبرت د.؛ بيلار-ليتل، إليزابيث أ. (يناير 2019). "التحرك نحو شبكة من محطات رصد الغلاف الجوي ذاتية التشغيل بواسطة الطائرات بدون طيار لإجراء عمليات الرصد في الغلاف الجوي السفلي للأرض: مفهوم شبكة الرصد ثلاثية الأبعاد" . مجلة أجهزة الاستشعار . 19 (12): 2720. رمز Bibcode : 2019Senso..19.2720C . doi : 10.3390/ s19122720 . ISSN 1424-8220 . PMC 6631695. PMID 31213000 .   
  10. ↑ "قد تكون الطائرات المسيّرة مستقبل التنبؤات الجوية" . صحيفة ذا فيرجينيان بايلوت . 6 أبريل 2019. تاريخ الاطلاع: 16 نوفمبر 2022 .
  11. ↑ كوتش، ستيفن إي.؛ فينغلر، مارتن؛ تشيلسون، فيليب ب.؛ إلمور، كيمبرلي ل.؛ أرغرو، برايان؛ أندرا، ديفيد ل.؛ ليندلي، تود (2018-11-01). "حول استخدام الطائرات بدون طيار لأخذ عينات من الظواهر متوسطة النطاق في طبقة الحدود ما قبل الحمل الحراري" . مجلة تكنولوجيا الغلاف الجوي والمحيطات . 35 (11): 2265-2288 . Bibcode : 2018JAtOT..35.2265K . doi : 10.1175/JTECH-D-18-0101.1 . ISSN 0739-0572 . 
  12. ↑ "TF-G250 - طائرة جيروسكوبية جوية بدون طيار" . وثائق ثاندر فلاي . ثاندر فلاي إس آر أو . تاريخ الاسترجاع: 7 أكتوبر 2025. ...يمكن حمل TF-G250 في الجو بواسطة منطاد أرصاد جوية تقليدي... عند الوصول إلى الارتفاع المطلوب، تنفصل TF-G250 وتبدأ بالهبوط المتحكم فيه...
  13. بيل ، تايلر م.؛ غرين، برايان ر.؛ كلاين، بيترا م.؛ كارني، ماثيو؛ تشيلسون، فيليب ب. (16 يوليو 2020). " مواجهة فجوة بيانات الطبقة الحدية: تقييم المنهجيات الجديدة والحالية لاستكشاف الغلاف الجوي السفلي" . تقنيات قياس الغلاف الجوي . 13 (7): 3855-3872 . Bibcode : 2020AMT....13.3855B . doi : 10.5194/amt-13-3855-2020 . ISSN 1867-1381 .