探空氣球

探空氣球

探空氣球(sounding balloon,radiosonde balloon)是指把探空儀器帶到高空進行溫度、大氣壓力、濕度、風速風向等氣象要素測量的氣球。

特點和用途


探空氣球
探空氣球
探空氣球主要用於把無線電探空儀攜帶到高空,以便進行溫度、壓力、濕度和風等氣象要素的探測。探空氣球有圓形、梨形等不同形狀。球重300~1500克(較小的升至一定高度會自爆),充入適量的氫氣或氦氣,可升達離地30~40千米。高空氣象站使用的常規探測氣球升速一般為6~8米/秒,約上升到30千米高空后自行爆裂。
探空氣球是人類研究平流層的重要工具,在氣象學發展和天氣預報工作中起到了重要作用。探空氣球投資少,成本低,見效快,相對載重量大,飛行時間長,攜帶儀器姿態穩定,觀測數據資料精度高、用時短,靈活性大,施放不受地域和氣候因素影響。目前,雖然更先進的工具如探空火箭、氣象雷達、氣象衛星等廣泛應用,但探空氣球仍是氣象研究中不可缺少的工具,常用於作為其他探測儀器的標定。

材料


二次世界大戰之前,各國均採用天然膠乳;二次世界大戰之後,主要採用天然膠乳和氯丁膠乳兩種;目前,世界上生產氣球的總的發展趨勢是使用氯丁膠乳。

原理


探空氣球作為一個載體,攜帶探空儀器升空,上升過程中探空儀器測定不同高度和經緯度的溫度、氣壓、空氣濕度等氣象數據並將其通過無線電信號發回地面,從而獲得空中的氣象要素值。此外,通過氣球攜帶經緯度儀或者地面追蹤氣球軌跡的方法,還可計算出高空的風向和風速。

發展簡況


探空氣球
探空氣球
1902年德國氣象學家阿斯曼提出利用橡膠氣球結合經緯儀追蹤探測大氣及風的方法。
1927年在氣象學家莫爾恰諾夫的領導下,蘇聯研究出梳齒式無線電探空儀,促進了橡膠膠乳氣球的發展。
1955年北京橡膠研究院利用國產天然乳膠為原料研製出測雲測風氣象氣球,並在廣州成立我國首家膠乳氣球生產廠家——第十一橡膠廠。
1956年第十一橡膠廠開始生產10#、20#、30#、50#測雲測風天然膠乳氣球。隨後陸續生產80#、120#、200#天然膠乳探空氣球。
1965年於雲南昆明近郊組建化工部乳膠工業研究所,研製出氯丁膠乳氣球。隨即陸續研製出1500克、950克、750克(自重)等型號的天然膠乳探空氣球,基本完成天然膠乳氣象氣球的系列化研究。
1972年北京乳膠廠也開始生產天然膠乳測雲測風氣球。至此中國膠乳氣球生產規模發展成兩廠一所。
近幾十年來探空氣球的用法發展到用氣球攜帶各種無線電探測器升空,從而測定高空各高度上的溫度、濕度和氣壓等氣象要素,同時利用雷達對自由飛行的氣球定位獲得經度、緯度和高度數據,使膠乳氣球的發展更上一層樓。
目前世界各國都先後應用和發展了氣象用膠乳氣球系列,包括低空測風、測雲氣球,高空探空氣球。