摘要與前言：
NOAA 透過發布《Uncrewed Systems Operation Center Strategic Plan 2024-2028 (2024-2028年無人系統營運中心戰略規劃)》，詳細的說明其現代化轉型中，無人載具系統(Uncrewed Systems, UxS)已成為觀測極端氣候的利器。這些載具能夠克服嚴苛物理環境限制，深入科學家、有人飛機或研究船無法進入的危險環境(如強烈氣旋中心、高空冰雹層或極深海域)。因此，在美國西南、洛磯山脈與太平洋前線，可以依照區域特色部署，並在數據蒐集上更加全面，如南加州整合Saildrone 無人艇與Altius-600無人機，監測太平洋大氣長河的降雨風險並追蹤野火氣溶膠；科羅拉多州作為大數據的匯流中心，運用裝載微波輻射計的無人機產出高精度土壤水分製圖，並透過超級電腦進行觀測系統模擬實驗；夏威夷州建構從高山到深海床的立體觀測網，利用Deep Discoverer遠程遙控潛水器防禦海嘯，並以多旋翼無人機追蹤碳排放與珊瑚礁白化；亞利桑那州則聚焦於乾旱都市微氣候，操作耐強風無人機Coptersonde衝入沙塵暴與季風核心，測繪城市熱島效應以強化氣候韌性。經過蒐整各地的多維度即時數據，NOAA得以結合生成式AI模型，提供全球極端天氣的精準防災預警。
↑ 圖說：美國國家海洋和大氣總署(NOAA)的颶風獵人飛機，以及用於收集大氣和海洋不同層級數據以改善颶風預報的多種無人機、滑翔機、投落式探空儀 (圖片來源：NOAA)
↑ 圖說：NOAA無人載具系統(UxS)布局 (NOAA)
一、南加州🌴
在南加州，NOAA將無人機系統靈活運用於應對複合型的極端氣候事件，如野火煙霧氣溶膠採樣與「大氣長河」降雨風險監測等。
(一)應用類型：NOAA操控無人機直接飛入危險的山火(野火)煙霧中心，進行精確的氣溶膠樣本採集。同時，無人機也配合衛星與雷達，同步監測由太平洋襲來的「大氣長河」(Atmospheric Rivers)現象。
(二)科研成果：透過取得第一手的煙霧微粒數據，科學家得以深入研究火災排放物如何改變區域的雲層微物理結構與降水模式。結合大氣長河的觀測，此成果能更準確地預估極端降雨風險，為南加州防範土石流及洪水提供關鍵預警。
(三)無人載具：
🔸無人海面載具 (USV) — 帆船無人艇 (Saildrone)：由潛航器或研究船投放類似風帆的自主無人艇，能完全依賴風能與太陽能長時期在外海航行。在南加州外海，亦可搭配機隊，在冬季直接切入「大氣河流(Atmospheric Rivers)」的水氣通道下方，實時測量海面風速、氣壓與海空熱量交換，為加州防洪提供極早期預警。
🔸無人空中系統 (UAS) — Altius-600&黑翼無人機 (Blackwing)：「颶風獵人」飛機在南加州外海執行「大氣河流觀測(AR Recon)」時，會從機腹管線中像發射導彈一樣發射管射型無人機。這些小型無人機能夠下降到有人飛機無，安全飛行的超低空(離海面僅幾百英尺)，在暴風雨核心抓取氣象數據，也可直接飛入危險的山火煙霧中心，精確採集氣溶膠樣本。
🔸智慧水下 AI 載具 (AUV)：NOAA 透過專款資助南加州StartBlue海洋企業加速器，引進如Anduril Lattice AI平台與自主無人潛航器，在聖地牙哥港口與沿岸建立高解析度「海洋數位孿生(Digital Twin)」，整合水下無人載具的監測數據，模擬海水酸化、極端湧浪對沿岸基礎設施與巨藻林生態的毀滅性衝擊，推動海洋資源管理。
↑ 圖說：2025年颶風季節 NOAA的陸海空觀測器數量 (來源：NOAA Atlantic Oceanographic and Meteorological Lab)
二、科羅拉多州⛰️
科羅拉多州全球監測實驗室(GML)將無人機技術應用於半乾旱氣候的水資源危機控管，同時也是將所有無人載具蒐集之氣象數據，進一步彙整、分析、應用的重要核心。
(一) 應用類型：將先進的微波輻射計(Microwave Radiometers)裝載於無人機上，針對特定地表進行大範圍、高頻率的探測。
(二) 科研成果：產出極度精準的「土壤水分製圖」，彌補了傳統定點觀測站與高空衛星之間的數據解析度落差。由於土壤濕度是地表熱力與水分循環的關鍵指標，這項成果對於及早預判乾旱的形成與演變至關重要，可有效協助農業與水資源管理部門提前應對。
(三) 無人載具與模擬系統：
🔸 裝載微波輻射計的無人機 (UAVs equipped with Microwave Radiometers)：由全球監測實驗室(GML)研發與部署，專門針對半乾旱氣候區進行大範圍、高頻率的地表探測，產出精準的「土壤水分製圖」，協助及早預判乾旱。
🔸觀測系統模擬實驗(OSSE)與虛擬UAS網絡： NOAA全球系統實驗室(GSL)與科羅拉多大學波德分校(CU Boulder/CIRES)合作，利用高性能運算中心超級電腦進行Observing System Simulation Experiments, OSSE模擬。他們在電腦裡虛擬部署了 100 多個無人機剖面觀測站，模擬無人機飛入洛磯山脈暴雪和強烈對流層的數據。
🔸數據融合與模型校準：在南加州、夏威夷或大西洋由無人載具(如 Saildrone、Coptersonde)收集到的所有極端氣候數據，最終都會匯流至科羅拉多州的GSL，科學家利用這些數據來重新訓練並優化生成式 AI 天氣預報模型，將無人機的情報轉化為可實際使用的預報產品。
三、夏威夷州🐟
夏威夷作為太平洋與印太區域樞紐，位在太平洋氣候觀測的最前線，NOAA在此部署的無人載具主要用於深海極端地質災害、溫室氣體追蹤、海洋變遷與受保護物種監測，建構從高山觀測站到海岸線的立體數據網。
(一) 應用類型：無人機在著名的Mauna Loa天文台周邊部署，主要負責溫室氣體採樣，在不同高度與特殊地形中採集空氣樣本；同時，載具也被派往海岸線與近海珊瑚礁區域進行巡航監測。
(二) 科研成果：除了協助完善全球碳排放與溫室氣體濃度的基準數據外，無人機的高解析度影像與感測資料，廣泛用於量化海平面上升所導致的海岸侵蝕速率，此外，也精準追蹤海洋異常升溫(海洋熱浪)對珊瑚礁生態系造成的白化衝擊，為海洋生態保育政策提供即時的科學證據。
(三) 無人載具：
🔸遠程遙控潛水器 (ROV)—深度發現者號(Deep Discoverer)：由駐紮在夏威夷 IRC的NOAA研究船搭載，在面對太平洋海底地震與海嘯威脅時，ROV 能潛入數千公尺的深海床，布署並維護深海海嘯評估與報告系統(Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis, DART)浮標的海底壓力感測器，確保海嘯預警零時差。
↑ 圖說：NOAA DART海嘯評估與報告系統 (Photo credit: NOAA Center for Tsunami Research)
🔸多旋翼無人機(Hexacopter/UAS)：夏威夷群島周邊的氣候變化劇烈，除了採集溫室氣體樣本外，NOAA 漁業局在西北夏威夷群島透過六旋翼無人機，在不干擾動物的情況下，低空飛越礁岩，利用紅外線與高解析度鏡頭評估極端高溫、聖嬰現象對夏威夷僧海豹、綠蠵鯨棲地造成的破壞；而配備高解析度攝影與感測器的無人機也被派往近海，精準量化海平面上升導致的海岸侵蝕，以及追蹤海洋熱浪對珊瑚礁造成的白化衝擊。
四、亞利桑那州🌵
在嚴峻沙漠氣候中，其極端氣候表現為「酷熱、長期乾旱與夏季突發的北美季風/沙塵暴(Haboob)」，因此NOAA 的監測重點聚焦於季風熱力追蹤、都市「熱島效應」微氣候測繪與熱力動力學。
(一) 應用類型：無人機投入於沙漠環境中，追蹤西南季風(Monsoon)在演變過程中的熱力分佈與變化，另針對鳳凰城(Phoenix)等高度發展的沙漠都市，無人機則執行低空的熱島效應(Urban Heat Island)微氣候測繪任務。
(二) 科研成果：透過捕捉高解析度的城市熱力圖，NOAA協助地方政府辨識出市區內最易吸收並蓄積熱量的「極端高溫熱點」，能具體評估氣候暖化對都市基礎設施的長遠破壞力，並直接引導市政府在最需要的區域設置緊急避暑中心與降溫設施，強化城市的氣候防禦韌性。
(三) 無人載具與任務：
🔸耐強風旋翼無人機 —Coptersonde(風速感測無人機)：NOAA國家強烈風暴實驗室(NSSL)與當地氣象局(WFO Phoenix/Tucson)及學術夥伴合作，將原本用於追蹤龍捲風的Coptersonde無人機 進行耐極端環境升級(可抵禦 1 級颶風風速並飛至 10,000 英尺高空)。
↑ 圖說：NOAA研發之CopterSonde-SWX-Q進行溫度監測任務 (Photo credit: NOAA Uncrewed Aircraft at NSSL)
🔸低空微氣候測繪無人機 (Microclimate Mapping UAS)：投入於極端高溫的沙漠環境中，這類無人機搭載熱成像與高解析度感測器，能夠追蹤西南季風的熱力演變，並針對鳳凰城等都市執行低空熱島效應測繪。
🔸 實戰任務(季風與山洪預警)：在亞利桑那夏季著名的「北美季風」期間，無人機會垂直沖入數百公尺高的沙漠沙塵牆與劇烈上升氣流中，實時垂直掃描(Vertical Profiling)邊界層的溫度和濕度驟變。這填補了傳統氣象雷達低空的「觀測盲區」，讓鳳凰城氣象台能提前數十分鐘對都市突發性山洪(Flash Floods)發出警報。
*以上資料為科技組自行蒐整*
