暴風雨正從西邊襲來。一隻氦風箏（Helikite）在微風中搖曳，一小群穿著米色拉鏈服的科學家仰望著天空，小心翼翼地看著這個巨大的風箏，一點點拉動繩子讓風箏下降，仿佛漁民們搖搖晃晃地拉著一天的收穫一樣。
在英格蘭南部索爾茲伯里（Salisbury）以南的連綿起伏的丘陵地帶，在350公頃的馬丁·唐自然保護區的山溝里，成群的蝴蝶掠過，在地上留下了鈷銅色的陰影。
遠方的地平線烏雲密布，而氦風箏——這個帶有一對剛性翅膀的大型白色氦氣球——被系在用金屬樁固定在地面上的重型絞車上。
研究人員和氦風箏
氦風箏最初是為軍隊設計的。英國陸軍用它們來搭載監視設備，其發明的最初目的是作為美國邊界牆（美國和墨西哥邊境）的一種低成本替代品。
但現在氦風箏也在昆蟲學研究中得到廣泛使用：氦風箏被放飛在不同的高度，上面攜帶大網來捕捉飛蟲樣本。
克里斯·哈索（Chris Hassall）拉緊繩子，讓氦風箏緩緩下降。2019年8月，他帶領著利茲大學的一個研究小組，使用一對小汽車那麼大的氦風箏在英格蘭南部兩個地點對空氣進行取樣。
這項工作是BioDAR項目的一部分，該項目可能徹底改變我們對昆蟲的理解，並解釋為什麼昆蟲正走向滅絕。
走向滅絕的昆蟲
自維多利亞時代以來，昆蟲學研究的「套裝」一直沒有改變：身著卡其色外衣、舉止紳士的博物學家來到遙遠的叢林，從蝴蝶網中清理出五顏六色的標本，把它們壓在沉重的書本中，然後送到博物館，等待檔案館裡的工作人員整理。
在過去，這些標本實在是太多了，以至於整理的人要遠遠多過捕捉的人。但現在，全球的昆蟲數量似乎正在衰退。
德國的一項研究發現，在過去30年里，飛蟲數量已經下降了75%以上。2019年2月發表的對2013年以來的昆蟲數據進行的73項研究調查發現，40%的昆蟲物種在未來幾十年內有滅絕的危險。全世界昆蟲的數量每年下降2.5%，這意味著它們可能在一個世紀內完全消失。
昆蟲可能在一個世紀內完全消失
哈索說：「我們必須意識到，昆蟲數量的減少對世界的運作方式絕對是至關重要的，這比大多數人都想要保護的獅子和老虎都重要得多。但證據，特別是可量化的數據卻幾乎不存在。」
BioDAR項目旨在改變這種狀況。哈索和利茲大學生態學教授比爾·庫寧（Bill Kunin）以及同事們，希望利用氣象雷達的數據來識別飛行昆蟲產生的信號，並找到這些缺失的證據。
哈索解釋道：「如果你能有一個像天氣地圖一樣的昆蟲地圖，就可以找到哪裡最『熱』哪裡最『冷』，然後嘗試將這些熱和冷的點與一些潛在的因果因素聯繫起來。」
該項目如果成功，將能夠建立一個全球昆蟲分布圖，可以通過預先警告害蟲的泛濫，幫助拯救瀕危物種、保護非洲的農作物。這將是昆蟲學的一大飛躍。
而和所有最好的創意一樣，這個項目的點子也始於酒吧。
昆蟲與雷達
2016年12月，哈索參加了利茲大學組織的「Crucible」（意為熔爐）活動，以促進不同學科科學家之間的合作。各部門的工作人員聚集在韋瑟比附近的伍德霍爾酒店，就公眾參與和職業發展等主題進行了為期兩天的專題演講。
第一天活動結束後，一些學者聚集在酒店的酒吧里。哈索和研究昆蟲進化的紐西蘭同事莉茲·鄧肯（Liz Duncan），以及利茲大學氣候和大氣科學研究所的美國雷達科學家瑞安·尼利三世（Ryan Neely III）聊了起來。
「當時我正有些迷茫，」 哈索說。「我需要以不同的方式敞開心扉、思考問題。」
對氣象學家來說，昆蟲是一種「噪音」。
氣象學家在雷達中看到蜜蜂，但是把它們當作「噪音」
多年來，他們開發了複雜的算法，把雷達上看到的所謂的「大氣水文現象」（hydrometeors），如雨、雨夾雪、雪、冰雹進行排序。
「我們會在天氣數據中看到蜜蜂，」尼利告訴哈索和鄧肯，「但我們會把獲取的這些數據丟棄掉。」
昆蟲學家互相看了看，「當你說你看到蜜蜂時，你到底看到了什麼？」 哈索問。
「沒有人真正知道，」尼利回答說，「我們只知道那不是雨。」
雷達顯示的天氣圖像
雷達在第二次世界大戰中發揮了關鍵作用，當時該技術被用來跟蹤敵機和船隻的動向。戰後，雷達成為監測天氣的主要工具。
但一個謎團依然存在：眾所周知，鳥類是大部分「幽靈信號」的來源，但還會有被稱為「點天使」（dot angels）的較小回聲出現在世界各地安裝的一些新的、更強大的氣象雷達上。
1949年1月，貝爾實驗室的科學家發現，昆蟲可能是「點天使」的來源。
到20世紀90年代，一種專門為昆蟲學開發的新型垂直雷達誕生了。「這就像一個探照燈，只是雷達輻射是不可見的，」傑森·查普曼（Jason Chapman）解釋道，他自上世紀90年代末開始在英國自然資源研究所從事這項技術研究。
垂直雷達揭示了高層大氣中昆蟲的分布情況。查普曼說：「它改變了人們對昆蟲遷徙的看法。我們估計，每年有數萬億種昆蟲參與到這些遷徙中，它們重達數千噸。」
然而，英國不再有運營中的垂直雷達了。查普曼說：「製造這些雷達的人已經退休了，我們沒有資金或專業知識來進行重建。」
因此，BioDAR項目希望依靠更持久的技術——覆蓋整個英國的18個天氣雷達。查普曼說：「使用現有的氣象雷達既有優點也有弊端，但其中一個好處是，這些雷達會被維護，我們不必擔心它們不復存在。」
「我們知道天氣數據中有昆蟲和鳥類，」尼利說。「但我們從來沒有以連貫的方式做過任何事情。」
雙極化雷達生成的三維圖像
然而，在過去幾年裡，雷達技術的進步開闢了新的可能性。新一代雙極化雷達能夠發出兩組無線電波，一組上下移動，另一組側向移動，可以構建一個更精確的三維圖像。
對於氣象學家來說，雙極化雷達有助於把雨、雨夾雪、雪和冰雹區分開來。哈索、尼利和鄧肯意識到，他們也可以用這種新型雷達來識別昆蟲。哈索說：「雷達技術的革命開啟了以更全面的方式查看昆蟲的新能力。」
幾個小時後，三人就達成了一項計劃。
到2017年夏天，哈索、尼利和鄧肯已經為這個項目確定了一個名字（最初是BeeDAR，但蜜蜂的飛行高度往往太低，雷達無法確定它們的數量），並借著大學的資金支持開展小型試點研究。
這項工作還獲得了英國自然環境研究理事會60萬英鎊的資助。到2020年夏天，研究人員還將使用直升機進行空中採樣，把通過雷達在天空中看到的情況與當時天空中實際飛行的昆蟲進行比較。
哈索解釋道：「我們希望的結果是，我們能在雷達上看到更多昆蟲的地方捕捉到更多昆蟲。」
未來的應用
每天早晨，團隊都將氦風箏放飛到一千米的高度（為此他們還必須獲得民航局的許可）。最大的風箏需要三罐氦氣，大約要半小時才能充完氣。
繫繩上裝有一系列輕型傳感器，用於測量壓力、溫度和濕度，並確保能夠在正確的高度位置採集樣品。
團隊中的物理學家弗雷亞·艾迪生 （Freya Addison）負責通過筆記本電腦實時監控這些數據。如果遇到氣象災難或是繫繩被卡住，氦風箏還配備了一個「自動切斷系統」，如果偏離發射點太遠，整個氣球會爆裂。
物理學家弗雷亞·艾迪生負責通過筆記本電腦實時監控傳感器數據
通常，從網中把捕獲的蟲子提取出來需要一種叫做涉及一種叫做「吸蟲管」的裝置：一個塑料罐，頭上連著兩個管子，使用者用一個管子對準昆蟲，通過從另一個管子裡吸氣，把昆蟲吸到塑料罐里。吸氣的管子中會有網格，防止使用者把昆蟲吸進喉嚨里。
由於收集的昆蟲數量實在太多，達利臨時想到了一個更快的解決方案：使用一個手持式真空吸塵器。
一周後，他們的冰櫃里塞滿了昆蟲。回到利茲後，他們會對樣品分類。但有些物種差異特別小，以至於專家也只能在顯微鏡下分辨出差異。
但一種新的技術給識別單個物種提供了更快的方法：這就是DNA宏條形碼。研究人員可以將昆蟲樣本放入一種叫做「同質器」的機器中（本質上就是一個高速攪拌機），將蟲子打碎成奶昔一樣的混合物。
隨後研究人員可以對這種混合物進行DNA監測，以尋找不同物種特有的DNA標記，從而準確地確定原始樣本中有哪些生物。
最後，BioDAR團隊將使用在漢普郡的奇爾伯頓天文台，也是世界上最強大的可操縱的氣象雷達進行觀測。這個氣象雷達可以每六秒鐘拍攝一張天空的照片。
研究人員將通過釋放蒼蠅來測試他們的模型
研究人員計劃繁殖數十萬隻蒼蠅（大概會裝滿幾隻鞋盒的數量），然後用氣球將它們送到雷達上方，然後在天空中釋放。
BioDAR的終極考驗是，將他們模擬出的昆蟲擴散模式和雷達上看到的實際模式相比對。如果驗證是成功的，哈索希望把團隊正在使用的算法應用到其他國家，以利用那些目前在天氣數據中被丟棄的「噪音」。
「藉由這種方法，我們有可能在5到10年內進行全球性的昆蟲生物量測量，這令人興奮，」他說。「這真的很酷，而且這僅僅是個開始——在非洲，BioDAR背後的技術可能會對人們的生活產生巨大影響。」
幾年前，沒有人知道非洲蝗災出現的確切的時間或方式。其罪魁禍首是世界上臭名昭著的頂級空中殺手——沙漠蝗蟲。
作為全球飛行能力最強的蝗蟲之一，沙漠蝗蟲、東亞飛蝗、與澳洲疫蝗成為世界範圍內蝗災的首要元兇，其破壞力堪比「轟炸機」，據預測，目前全球至少十分之一的人口生計會受到這種飢食昆蟲影響。
庫寧說：「它傳播的速度是驚人的。2016年1月，奈及利亞確認出現了蝗蟲群。2017年，肯亞損失了兩個月的玉米產量。到2017年12月，整個撒哈拉以南非洲都出現了蝗災，這是一個巨大的問題。」
根據國際農業和生物科學中心的一份報告，自2017年以來，蝗蟲已使非洲農民損失超過100億歐元。
非洲遭受近25年來最嚴重的蝗災
庫林正在領導一個由比爾和梅林達·蓋茨基金會支持地BioDAR的姐妹項目，該項目希望英國正在開發的同類算法，以監控和預測非洲高速移動的害蟲群。
然而，非洲只有屈指可數的兩極化雷達。其中8個在南非，而且大多數是在單極化模式下運行的，因為這種模式更便宜。
2019年9月，庫寧和弗雷亞·艾迪生飛往東非的盧安達，因為在其首都基加利以南約30公里的基納齊附近有一個雙極化天氣雷達。
在盧安達首都，庫寧和艾迪森啟動了PestDAR項目，並與盧安達大學和農業委員會的昆蟲學家開會，啟動地面取樣工作。該項目計劃將收集的信息與盧安達氣象局的歷史雷達數據相結合。
最終，庫寧希望創建一個系統，讓農民能夠提前得到蝗蟲進犯的通知，以便他們可以採取防範行動。
「BioDAR的方法可應用於世界各地各種類似的挑戰，我真的很興奮，」庫寧說。「可能性的數量，只取決於我們的想像力有多豐富。」
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