什么是探空气球?它有什么用呢?人类对气象探索是非常多样复杂的,现代我们对气象数据的探测不仅仅来自于卫星和地面气象站还有飞机等,还有一个最重要的工具——气象探空气球,最近我国的气象探空气球因为被西风带吹走飞入其他国家的新闻。
这里科普一下关于探空气球的知识探空气球的发明源于热气球,起初是靠人乘坐去探索大气,但是后来科学家发现这样最终会闹出人命,所以想到只需要把一起带上去看仪器传回的数据即可于是在19世纪末期人类发明了气象探空气球,并且靠气球发现了。
平流层的存在现阶段全球共有1200多个探空气象站,每天在国际标准时间的0时和12时,全球气象站的工作人员都会掐时间放飞探空气球,来获取当地的垂直大气气象状况,为天气预报数据作参考,所以全球每天都要放飞至少2400个。
气象探空气球。
我国气象人员正在准备探空气球,图源于中国气象局网站不过不是每个气球都能到达平流层,因为大气气压是随着高度上升而逐渐降低,不少气球在半路就爆炸了,会有800-1000个左右的气球能摸到平流层底(大约100百帕,离地面10km)而只有大约300个气球能飞到离地面30公里的高空,不过在高空的气球常常被认成
不明飞行物探空气球作为一个载体,携带探空仪器升空,上升过程中探空仪器测定不同高度和经纬度的温度、气压、空气湿度等气象数据并将其通过无线电信号发回地面,从而获得空中的气象要素值此外,通过气球携带经纬度仪或者地面追踪气球轨迹的方法,还可计算出高空的风向和风速。
这种直接获取大气实时数据的方法是气象卫星等都无法替代的气象探空气球有多种样式:测风气球 气象上称小球,用橡胶制作,球皮重约30克,主要用于经纬仪测风或边界层探空,最大升空高度在10-15公里普通探空气球 用橡胶或氯丁乳胶制作,球皮重0.8─2.0千克,携带1千克仪器升速为5─6米/秒,最大升空高度可达30公里。
是日常高空观测使用的气球系留气球 是用缆绳拴在地面绞车上,能控制浮升高度的气球通常用聚脂薄膜做成流线形,缆绳长度及与地面交角可以估算气球距地面高度,它可以携带测量仪器在指定高度作数小时连续测量,用完后收回作多次使用。
特别适用于大气污染监测和研究大气边界层等定高气球 在大气中保持在等密度面上平稳地随气流飘移的气球,也称等密度气球或等容气球气球由塑料制成多层复合膜,耐压性强,保气性好在地面施放时仅部分充气,升到预定高度时,因球内气体量不变因而密度不变,保持在一个等密度面上飘行,气球大小视飞行高度和所带仪器的重量而定,其直径小至一米,大至数十米不等,在空中可飘行数天至数月。
大型定高气球直径22米,距地高24公里,可携带200个探空仪,能接受卫星指令,每隔一定飘浮距离投下一架探空仪,下投的探空仪带降落伞,观测数据由无线电信号发到母球,再由母球转送到卫星,最后由卫星播发到地面站接收。
这种与卫星结合的定高气球称为母子定高气球系统,在测量气团属性变化和大气电学特性等方面已广泛应用各种探空气球获取到数据以后经过工作人员处理以后就会得到一张探空图,一般的探空图是温度——对数压力图,它能反映出测站上空的气压、气温、湿度等气象要素的
垂直分布状况,并用来判定层结稳定度,分析云层,确定对流层顶的位置,以及求算各种温、湿特征量等因而,它在天气分析和预报工作中有着广泛的应用,特别是判断是否下雪亦或是冻雨,以及强对流预报方面有重要作用
重庆附近的一张2月4日探空预测图,来自ECMWF,图源于tropicaltidbtis.com为什么这次我国的探空气球会飘到北美洲去呢?这就得提提刚刚说的西风带了,北纬30°到60°的区间有一条中纬度西风带,它是大气环流的一部分,本身是中高纬度和低纬度地区热量交换的地方,但是由于地球自转偏向力的影响,这部分交换气流偏转成西风,于是就形成了环绕地球的西风带。
气象学家丹·萨特菲尔德用软件对我国的这个气象气球路径做了计算,并把结果向公众公布
丹·萨特菲尔德算出气球轨迹,来自NOAA
而这个轨迹和这两天北半球平流层西风带300-250百帕的风向十分一致,也就是说气球可能受到西风带影响而飘到其他国家。
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