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高空听诊器——探空气球

2019-01-17 07:00  来源: 新华网

高空气象观测是气象观测的基础业务之一,担负着为天气预报、气候分析、科学研究和国际交换提供准确、及时的高空气象情报和资料的任务。

探空气球在对于研究大气中的各种物理过程以及天气分析和预报等气象服务工作中起到了重要作用。同时,它也是人类研究大气层的重要工具。探空气球本身并不能探测气象信息,主要由它携带的探空仪发挥作用。探空仪里有许多电子元件,可以探测各种气象要素,包括大气中各高度上的气压、温度、湿度随时间和空间分布。

 

探空气球是把无线电探空仪携带到高空,以便进行温度、压力、湿度和风等气象要素的探测的白色大气球。球重300至1500克(较小的升至一定高度会自爆),充入适量的氢气或氦气,可升达离地30至40千米。高空气象站使用的常规探测气球升速一般为6至8米/秒,约上升到30千米高空后自行爆裂。因此,为了尽可能获取最大垂直范围内的探测资料 ,就必须提高气球的飞升高度。

虽然目前探空火箭、气象雷达、气象卫星等应用广泛,但是探空气依然是当今气象研究中不可缺少的仪器。探空气球具有众多优点,例如投资少,成本低,见效快,相对载重量大,飞行时间长,携带仪器姿态稳定,观测数据资料精度高、用时短,灵活性大,施放不受地域和气候因素影响等。

探空气球形状多样,常见的有圆形、梨形等形状。在材质方面,上个世纪40年代前,各国均采用天然胶乳;随后,主要采用天然胶乳和氯丁胶乳两种;当前世界上的气球的生产原料主要是氯丁胶乳。

从仓库里拿出来的探空气球在确定没有损坏的前提下,会被带到储氢室充入适量的氢气,让它直立起来。氢气是比重最轻的气体,现在我国探空站中,有的站是化学制氢,有的站是电解水制氢。电解水制氢的氢气纯度最高,一般可达99%以上,安全系数也相对较高,为大多数探空站所用。同一球皮,充入纯度低的氢气比充入纯度高的氢气,爆炸高度要低。充灌完毕后的气球,高约2米,直径约1.5米,比一个成年人还要高。

在探空气球放飞以后,它作为一个载体会携带探空仪器升空。在升空过程中,探空气球犹如一个听诊器,从低空到高空进行逐层扫描,从而获得空中的气象要素值。高空大气探测是全球的高空气象探测网,全世界的探空站都是在同一时间施放携带符合技术规范的探空仪的气球,才能完整地掌握大气的运动过程。探测的基本气象资料都要参与国内、国际气象资料交换。

在现实生活中,探空气球的施放有时也会出现问题,如遇到短时大风,或缆绳质量和地面固定物出现问题。因此,探空气球的缆绳需具有足够强的力学性能。另外,如今飞行航线越来越密集,气象高空观测每天施放的探空气球及探空仪与飞机在高空相遇的几率大为提高,这样也会加大航线上飞机的危险性。

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作者: 方圆   [责任编辑: 李浩]