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探空气球是干什么的(科普探空气球)(1)

飘到美国的气球

近日,中国气球失控飘到美国的新闻在各大媒体平台上发布并引起热论。发现很多网友对气象气球不是十分了解,以下几个问题是网友讨论最多的。

1、探空气球的主要作用是什么?

2、什么时候释放气象气球?

3、探空气球升空后,是怎么工作的?

4、探空气球最后都去哪里了?

……

笔者曾在气象台做了多年的气象预报工作,借此机会给大家简单介绍一下。

气象气球的种类

气象气球是气象人员进行空中气象观测的观平台,具有廉价无动力升高的特点。用缆绳和地面连接的气球叫系留气球;和地面不连接气象气球叫做自由气球。自由气球主要有两大类,一类是观测气球,又称小球;一类是探测气球,又称大球。两者的主要区别是:前者是纯气球,后者携带探空仪器。它们通常用橡胶或塑料等材料制成球皮,内充氢、氦等比空气轻的气体后释放到空中,并采用经纬仪(观测气球)或雷达(探空气球)进行连续跟踪观测。

气球的制作材料和大小由它们的用途来确定(见下表)

探空气球是干什么的(科普探空气球)(2)

图片录自搜狗百科

观测气球主要用来观测云高和空中的风向、风速。它有红、黑、白三种颜色,白色主要是晴朗天气的时候释放,红色和黑色主要是天空有云、有霾的时候释放。

探空气球不仅可以探测空中的风向风速,还能探测空中的温度、气压和湿度。

这次飘到美国的气象气球就是中国化工株洲橡胶研究院生产的,不同于探测气球和探空气球的中间层气象气球。

探空气球是干什么的(科普探空气球)(3)

探空气球是干什么的(科普探空气球)(4)

株洲橡胶的淘宝店铺

探空气球的释放程序和工作原理

全国目前共有200多个高空气象观测站,不论寒冬酷暑还是刮风下雨,一年365天都得定时、定点释放探空气球。白天是07:15释放,夜间是19:15释放。

另外,根据每个高空气象观测站的不同,以及遭遇极端天气的不同,释放探空气球的频次也不同。如气球在升空途中遭遇“不测”,还要在规定时间内立即再释放一个气球。台风天则需要加密施放气球,以便更好地监测台风动态。

释放探空气球,往往在清晨6:30就得开始做做准备工作。注入氢气之后的气球直径能达到1.5米,上升速度平均为每分钟400米左右。探空气球规定在要在7:15和19:15左右释放,不能过早,也不能太晚。

探空气球是干什么的(科普探空气球)(5)

探空气球还必须挂载一个反射靶,一个探空仪。反射靶由四片包裹铝箔膜的正方形泡沫板组装而成,外形似一个菱形锥体;探空仪的外形是长方体,里面有许多电子元件,和地面雷达结合使用,就能把探测到的数据记录下来。探空仪器可探测大气温度、湿度和大气压等参数,同时地面雷达根据探空仪器的位置计算高度、升速、水平风速风向等信息。

探空气球是干什么的(科普探空气球)(6)

在气球升放以后,雷达操作、跟踪与数据观测便会同时进行,而气球通常能上升到3万米高空,在整个过程中,探空气球就犹如一个CT扫描仪,从低空到高空进行逐层扫描,把不同高度和经纬度的温度、气压、空气湿度、风向风速等数据通过信号发回地面,从而获得关键的气象要素值。气象预报人员对这些数据进行分析研判,从而得出未来的天气状况或者重大天气过程,如风大小、降雨等天气过程的生成和发展趋势。

探空气球是干什么的(科普探空气球)(7)

小型高原自动探空站

探空气球最后都去哪里了?

大家一定都有这样的疑惑,探空气球最后都去哪儿了?难不成都到了美国?其实不是这样的,飘到美国的是特殊的中间层探测气球。

探空气球是干什么的(科普探空气球)(8)

随着探空气球的不断地上升,上面的气压也变得越来越低,探空气球也会变得越来越“胖”,当探空气球升至近3万米高空时,探空气球的直径已变成原来的4倍多,因此会因变得太大而在空中发生爆炸,之后在万有引力的作用下,会掉落到地面。

当然,这个时候不用害怕它会不小心砸到路人,因为探空气球经常会落在荒无人烟的郊野,而且探空仪特别轻,里面也有一层厚厚的泡沫,破裂的探空气球在下降过程中也会起到一个降落伞的作用。

这些仪器都是一次性的,假设你捡到了,可以直接拿到废品店换米。

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