天空中經(jīng)?？吹降牟幻黠w行物可能是它！

最近，一艘用于氣象等科研工作的無人飛艇登上了熱搜。這個(gè)“流浪”的氣球是萬米高空的聽診器——?dú)庀筇娇諝馇?，它常常被人們誤以為是不明飛行物，但氣象工作者卻親切地給它取名為“大白”，“勇敢無畏的高空探險(xiǎn)家”也是對它的最高評價(jià)。

氣象探空氣球是氣象上用來探測從近地面到35km高空的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象要素的設(shè)備。那么它是如何完成高空探測任務(wù)的呢？

(資料圖)

氣象探空系統(tǒng)的組成及各部門功能

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探空氣球

探空氣球是整個(gè)探測設(shè)備的載體，它就像運(yùn)載火箭一樣載著探空儀以6-8m/s的速度飛向高空，實(shí)現(xiàn)對高空氣象要素的探測。

探空氣球有幾種規(guī)格，一般根據(jù)重量來區(qū)分，包括300克、750克、1600克等，根據(jù)對探測高度要求的不同選用不同的規(guī)格，重量越大的氣球自然是探測高度越高。氣球里面一般充的是氫氣或者氦氣，1600克的氣球充氣后在地面直徑可達(dá)2.5米，到高空隨著氣壓減小，氣球就會(huì)慢慢膨脹，最后爆炸直徑可達(dá)8-11米，可謂壯觀。

此外，探空氣球除了作為載體之外，風(fēng)向和風(fēng)速的獲取，也是根據(jù)探空氣球的水平位移來計(jì)算的。

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探空儀

探空儀是高空探測的核心部件，由溫度、濕度、氣壓傳感器，以及測量電路，控制（解碼）電路，發(fā)射電路和電池等組成，探空儀被探空氣球帶到高空以后就不停地在采集溫度、濕度、氣壓等氣象數(shù)據(jù)，并和地面的數(shù)據(jù)接收雷達(dá)進(jìn)行通信，將采集的數(shù)據(jù)傳回到地面氣象站。

03

地面接收雷達(dá)

地面接收雷達(dá)在探空氣球載著探空儀釋放的一瞬間就開始跟蹤，氣球和探空儀飛到哪，雷達(dá)天線就跟蹤到哪，直到探空氣球爆炸，并不停地以詢問握手的方式和探空儀對話，接收探空儀采集的數(shù)據(jù)。

探空氣球探測過程

工作時(shí)，地面雷達(dá)利用對探空氣球的實(shí)時(shí)跟蹤來實(shí)現(xiàn)測風(fēng)功能，探空氣球攜帶探空儀升空，隨著氣球升空，地面雷達(dá)發(fā)出詢問信號，探空儀回答器對應(yīng)發(fā)出回答信號，根據(jù)每一對詢問和回答信號之間的時(shí)間間隔和信號的來向，就可以測定每一瞬間探空氣球位置，即它離地面雷達(dá)的直線距離、方位角、仰角，然后根據(jù)探空氣球隨風(fēng)飄移情況，就可以推算出風(fēng)向、風(fēng)速。

在這同時(shí)，探空儀也將采集到的不同高度層的溫度、濕度、氣壓數(shù)據(jù)，不斷地發(fā)回地面，被地面數(shù)據(jù)接收雷達(dá)接收，被接收的信號通過解碼傳到計(jì)算機(jī)終端顯示繪圖，這樣就完成了對高空溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速的探測。

氣象探空氣球

是不是可以隨時(shí)隨地釋放呢？

實(shí)際上氣象探空氣球的釋放需要申請空域，不是隨地可以釋放的，一般只有在有高空氣象站的地方才能見到，高空氣象站并不像地面氣象站數(shù)量那么多，全國有幾萬個(gè)地面氣象站，但只有120個(gè)高空氣象站，北京只有一個(gè)高空氣象站，位于南郊觀象臺(tái)。

同樣氣球釋放的時(shí)間也不是隨意的，而是固定的。如果你所在的城市有高空氣象站，那么在北京時(shí)間01時(shí)15分、07時(shí)15分、13時(shí)15分、19時(shí)15分，總有那么一個(gè)時(shí)刻可以和高空氣球來一次邂逅，無論天氣多么惡劣，這些氣象站都會(huì)照常營業(yè)哦！

氣象探空氣球發(fā)揮的作用

氣象探空氣球是掌控高空風(fēng)云變幻的重要手段。它猶如一個(gè)CT掃描儀，從地面到高空進(jìn)行逐層掃描，實(shí)現(xiàn)了從二維到三維立體的觀測，為天氣預(yù)報(bào)提供了豐富的高空氣象數(shù)據(jù)資料，促進(jìn)了預(yù)報(bào)水平的提高。

氣象探空氣球還多次出現(xiàn)在南極和青藏高原科考中，為全面評估這些地區(qū)的氣候變化提供了數(shù)據(jù)支撐。高空探測從18世紀(jì)中期開始嘗試，先后采用風(fēng)箏探測，載人氣球探測及系留氣球探測，到今天的無線電探空，高空探測技術(shù)不斷革新發(fā)展。未來，這只氣球?qū)y手中國北斗定位探空儀帶著國人的祝福和夢想越飛越高。

END

作者：杜傳耀

北京市氣象探測中心（北京市觀象臺(tái)）高級工程師

責(zé)編：咕嚕

標(biāo)簽： 高空氣象 回答信號 不明飛行物