雷达正在彻底改变迁徙研究，但研究人员需要观鸟者的帮助

公民科学沙龙是 Discover 和 SciStarter.org 的合作项目。

对我们许多人来说，秋天的声音是由头顶的鹅鸣和院子里熟悉鸣禽的叫声定义的。每年，数十亿只鸟类、蝙蝠和昆虫在古老的迁徙中飞向空中，将它们从我们大陆的北部带到南部更温和的气候。

科学家们至少从 1822 年就了解了这些迁徙的基本情况。那时，一位德国猎人杀死了一只鹳，令人惊讶的是，他在鸟的脖子上发现了一支非洲长矛，这是其史诗般跨大陆迁徙的第一个直接证据。自那时以来，我们对迁徙的理解已经取得了长足的进步。

我们知道大多数物种在哪里度过它们的冬季和夏季。观鸟者和研究人员长期的实地观察甚至有助于揭示随时间的变化。但研究人员仍在试图回答关于这些空中迁徙的令人惊讶的基本问题，例如是什么促使动物首先起飞。

“人们一直在问的问题是‘迁徙的驱动因素是什么，它们是否可预测？’”科罗拉多州立大学的鸟类学家 Kyle Horton 说，他负责该校的Aeroeco Lab。“人们认为风会改变，鸟类就会起飞——或者因为风不合适，它们就不会起飞。温度关系、降水关系、季节性时间——我们知道所有这些的基本知识，但我们不知道是否可以将所有这些放入一个框架来创建迁徙预报。”

参与：加入 eBird、iNaturalist 或 Journey North 等公民科学项目，帮助科学家追踪迁徙的鸟类。

Bird Migration GIF - Horton — 雷达不仅测量降水（黄色和红色），还显示迁徙的鸟类起飞（蓝色和绿色的圆圈）。（来源：Kyle G. Horton）
Kyle G. Horton

区分鸟和雨滴

现在，一项激进的新技术提供了一种方法来做到这一点——预测年度迁徙。近年来，出现了新的工具和举措，使生物学家能够轻松访问美国 143 个多普勒雷达站数十年的数据，政府气象学家长期以来一直使用这些雷达来预测天气。

越来越多的科学家学会了大规模地研究这些数据集，并将飞行生物的信号与雨、雪、冻雨和冰雹等事物区分开来。“令我们惊讶的是，我们能够以相当高的准确度解释美国各地的迁徙情况，”Horton 说，“其准确度可能比以往任何时候都高。”

这项技术彻底改变了我们对空中迁徙的理解，并创造了一个新领域——航空生态学，即对低层大气中生物的研究。

得益于航空生态学，迁徙预报现在通过康奈尔鸟类学实验室的 BirdCast 等服务定期发布。这些预报提供了关于迁徙科学的新发现，并且还帮助研究人员在动物飞越城市的大型迁徙之夜发布信息。

“随着这个新领域的出现，有太多的可能性。这令人兴奋，”南新罕布什尔大学在线 STEM 项目的科学院长、公民科学专家 Jill Nugent 说。“他们正在分析鸟类在空中的运动，然后给地面上的人提供建议，比如‘关掉你的灯，因为这将是迁徙之夜’。”

光污染会使鸟类迷失方向，并可能将动物引离其迁徙路线。结果，许多动物每年因精疲力竭或碰撞而死亡。最终，研究人员希望这些信息能够触及更广泛的受众，并说服人们关掉灯。

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公民科学的帮助

然而，这些多普勒雷达数据集中仍然缺少一些重要的东西。它们无法检测到正在飞行的动物。雷达设计用于天气探测，虽然它能很好地感应到雨滴等小物体的大小，但对鸟类等大物体则困难得多。

“我们可以列出可能在空中的物种，但雷达不会告诉我们物种的身份，”Horton 说。

“在不知道飞行鸟类大小的情况下，我们必须做出假设，”他补充道。“这可能会极大地影响我们计算中的飞行鸟类数量。对于监测目的，了解广泛的分类学分类将非常有益。”

因此，为了了解空中发生的情况，Horton 和他的同事们将需要公民科学家们来报告他们在后院看到的鸟类和动物的种类。这并非完全是新策略。

美国国家气象局长期以来一直依靠大量的志愿者天气观测员来帮助验证他们的预测和数据，他们通过报告自己在家中看到的景象来做到这一点。同样，航空生态学领域也需要一支由公民科学家组成的军队来提供地面观测。如果他们能够将模型与现实世界的目击相结合，他们将能够预测哪些物种在头顶上飞行，以及有多少鸟类、蝙蝠或昆虫正在飞过。