PopSci BatSci：生物学家利用旧气象数据追踪蝙蝠信号

美国数亿只蝙蝠正面临严重危机，它们不仅要面对风力涡轮机和一种名为白鼻综合症的真菌感染等危险，还要面对气候变化的不确定性。大多数蝙蝠白天躲在洞穴里，晚上则生活在空中，这使得它们极难研究。但如果科学家想要帮助它们，就必须能够追踪它们。

为此，加州大学圣克鲁斯分校的生物学家温妮弗雷德·弗里克和波士顿大学的汤姆·昆兹与一些意想不到的盟友合作：俄克拉荷马大学的大气物理学家气象研究人员菲利普·奇尔森和美国国家强风暴实验室的雷达科学家肯·霍华德。

美国国家气象局的 156 个 Nexrad 多普勒雷达站收集了大量数据。它们每天 24 小时不间断地扫描全国，每隔 5 到 10 分钟扫描一次，扫描范围从地平线上方 0.5 度到 19.5 度。在此过程中，它们探测到的远不止天气。空中的任何物体都会反射回信号 — — 昆虫、鸟类、风力涡轮机、低空飞行的飞机、森林火灾烟雾、坠落的流星、NASA 灾难的残骸以及蝙蝠。雷达科学家将飞行动物发出的信号称为生物杂波。“从气象学的角度来看，这是噪音，”霍华德说。“它污染了我们所有的算法。它误导了人们。我们有一些看起来像是严重风暴的例子，但实际上是蝙蝠从地里出来。”

电视广播中播放的天气雷达图像大多已去除这些杂乱信息。但未去除的地图要复杂得多。晴朗无云的夜晚到处都是成群的飞行动物，它们在雷达地图上显示为一团厚厚的模糊绿点云，类似于雨滴。如果黄昏时分在已知蝙蝠洞的位置出现一团蝙蝠大小的物体，它们很可能就是蝙蝠，这意味着气象局 20 年前的 1.2PB 原始雷达档案也是 20 年来蝙蝠飞行的档案。

Nexrad 档案已经产生了一些新的观察结果，甚至催生了一个新的科学领域：航空生态学，这是 Kunz 去年创造的一个术语。Frick 注意到，在干旱的年份（昆虫数量较少），德克萨斯州某个洞穴中的巴西无尾蝙蝠会在晚上早早醒来，以便提前进食。在雨水充沛的年份，它们会睡到很晚。利用档案，Frick 还发现昆虫聚集在风暴前线，风将它们聚集在一起。有好几个晚上，蝙蝠聚集在风形成的自助餐线上进食——这清楚地表明天气会影响觅食活动。她说她想研究整个二十年的档案，包括观察无尾蝙蝠是否开始在德克萨斯州过冬，而不是继续向南迁徙，这可能表明气候变暖正在改变迁徙模式。

最终，科学家们希望利用这些数据来统计每个洞穴的生物数量。确定天空中物体身份的算法还不够精细，无法进行人口普查。但它们可以得到改进，帮助气象学家和生物学家更好地确定，例如，什么是云，什么是蝙蝠云，什么是昆虫云。（生物杂波有时仍会污染天气地图，看起来像一场风暴。）

雷达科学家正在努力使档案对研究人员更有用。他们的目标之一是制作动物地图和动物数量统计，就像他们今天制作天气图和降雨量统计一样。然而，为了准确地筛查各种生命形式，科学家们需要更多地了解单个动物在雷达上的表现。去年夏天，奇尔森和弗里克用移动雷达设备（专为追踪龙卷风而设计）扫描了德克萨斯州西部的活蝙蝠群，同时还使用红外摄像机识别个体。奇尔森甚至把一只死蝙蝠放在消声室中，以精确绘制其雷达信号。

霍华德说，动物追踪项目还可以帮助研究昆虫和鸟类的生物学家，特别是那些观察夜间飞行行为的生物学家。大气层就像陆地或海洋一样，是一个栖息地，“但我们从未停下来观察它，”他说。“大多数这些事情都发生在夜间。除非你是一位戴着夜视镜的生物学家，或者你正在使用雷达，否则你看不到正在发生的丰富多彩的生命活动。”