【LASS】UAV大氣剖面觀測系統

Description

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作者:LASS計畫

專案動機 – 霧林的重要性

潮濕、涼爽、陰暗,是大部分人進入山地霧林的第一印象,山地霧林多半位於熱帶或亞熱帶臨海的山地區域,其特徵是每天週期性雲霧、以及充滿附生植物的森林樹冠層,由海岸來的潮濕空氣在沿著山地爬升之後,由於溫度下降,而形成濃厚雲霧帶。

霧林的獨特由於其水文特性 – 攔截雨霧,進而提升森林的涵水能力,但同時缺點也是因為倚賴霧水的水份供給,因此分布面積十分狹窄,此外由於山地霧林的獨特性,所以特有種比率非常高,許多物種只能生存在這樣的環境之中,在近年來氣候變遷下,有可能使雲霧帶生成高度上升,進而造成現有霧林帶乾旱的現象,最後使霧林帶的植物與特有種面臨威脅。

目前服務於國立臺灣大學實驗林管理處的賴彥任先生,以溪頭地區為例子,溪頭是著名的森林遊樂景點,因此長年有相當多的遊客照訪,到去年已經超過200萬的遊客,這還不包括去妖怪村等周遭景點但沒有進去溪頭自然園區的遊客數。也因此,我們也開始關注這麼多的遊客是否可能造成氣候與生態衝擊。

在南投溪頭發現了近幾年霧發生率快速減少的情況,因而提出UAV大氣剖面觀測的計劃,想藉由觀測雲霧的結構與時空分佈,進而分析雲霧的成因與導致雲霧快速減少的原因。

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霧的觀測

霧通常採用能見度觀測,若能見度低於1KM則稱為起霧,我們也利用縮時攝影來觀測,但夜間是個問題。雲霧發生率通常有小時或日的統計,也就是若該觀測小時或日若有能見度低於1KM,則視為霧時或霧日,我們將霧日/365得上述的比例。

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觀測方法

1.安裝地點

由於溪頭是個峽谷的地形,道路也是沿著峽谷而上至溪頭,因此目前認為沿著路旁的國小放置裝置,計劃在雲林國小、初鄉國小、鹿谷國小、廣興國小、鳳凰國小、文昌國小、內湖國小、和雅國小、溪頭辦公室、溪頭天文台共10個點設置,主要是考量他們有電有網路。

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在固定的觀測點,系統會在沒有 Wifi AP 時自動記錄,等 Wifi 出現時,會自動連上線,將資料傳出來。所以只要定期走到設備旁邊,就可以將資料上傳到 server。

U3無人機天空感測,飛行過程中記錄資料,回來的時候就上傳,目前飛天感測感測是每五秒感測一次。

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感測點安裝完成之後,可以用比對觀測資料的方式,觀察雲霧形成的時間差。

2. 機構裝置

在原本的LASS觀測系統上進行改裝,需要將PM2.5感測器與濕度感測器(SHT31)放在標準的通風筒觀測。為能長期觀測設備會加入電瓶來長期供電,並加入Watchdog功能當系統有異常時執行重開機的能力。

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