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最近，一艘用於(yu) 氣象等科研工作的無人飛艇登上了熱搜。這個(ge) “流浪”的氣球是萬(wan) 米高空的聽診器——氣象探空氣球，它常常被人們(men) 誤以為(wei) 是不明飛行物，但氣象工作者卻親(qin) 切地給它取名為(wei) “大白”，“勇敢無畏的高空探險家”也是對它的最高評價(jia) 。

氣象探空氣球是氣象上用來探測從(cong) 近地麵到35km高空的溫度、濕度、氣壓、風向、風速等氣象要素的設備。那麽(me) 它是如何完成高空探測任務的呢？

氣象探空係統的組成及各部門功能

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探空氣球

探空氣球是整個(ge) 探測設備的載體(ti) ，它就像運載火箭一樣載著探空儀(yi) 以6-8m/s的速度飛向高空，實現對高空氣象要素的探測。

探空氣球有幾種規格，一般根據重量來區分，包括300克、750克、1600克等，根據對探測高度要求的不同選用不同的規格，重量越大的氣球自然是探測高度越高。氣球裏麵一般充的是氫氣或者氦氣，1600克的氣球充氣後在地麵直徑可達2.5米，到高空隨著氣壓減小，氣球就會(hui) 慢慢膨脹，最後爆炸直徑可達8-11米，可謂壯觀。

此外，探空氣球除了作為(wei) 載體(ti) 之外，風向和風速的獲取，也是根據探空氣球的水平位移來計算的。

02

探空儀(yi)

探空儀(yi) 是高空探測的核心部件，由溫度、濕度、氣壓傳(chuan) 感器，以及測量電路，控製（解碼）電路，發射電路和電池等組成，探空儀(yi) 被探空氣球帶到高空以後就不停地在采集溫度、濕度、氣壓等氣象數據，並和地麵的數據接收雷達進行通信，將采集的數據傳(chuan) 回到地麵氣象站。

03

地麵接收雷達

地麵接收雷達在探空氣球載著探空儀(yi) 釋放的一瞬間就開始跟蹤，氣球和探空儀(yi) 飛到哪，雷達天線就跟蹤到哪，直到探空氣球爆炸，並不停地以詢問握手的方式和探空儀(yi) 對話，接收探空儀(yi) 采集的數據。

探空氣球探測過程

工作時，地麵雷達利用對探空氣球的實時跟蹤來實現測風功能，探空氣球攜帶探空儀(yi) 升空，隨著氣球升空，地麵雷達發出詢問信號，探空儀(yi) 回答器對應發出回答信號，根據每一對詢問和回答信號之間的時間間隔和信號的來向，就可以測定每一瞬間探空氣球位置，即它離地麵雷達的直線距離、方位角、仰角，然後根據探空氣球隨風飄移情況，就可以推算出風向、風速。

在這同時，探空儀(yi) 也將采集到的不同高度層的溫度、濕度、氣壓數據，不斷地發回地麵，被地麵數據接收雷達接收，被接收的信號通過解碼傳(chuan) 到計算機終端顯示繪圖，這樣就完成了對高空溫度、濕度、氣壓、風向、風速的探測。

氣象探空氣球

是不是可以隨時隨地釋放呢？

實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，一般隻有在有高空氣象站的地方才能見到，高空氣象站並不像地麵氣象站數量那麽(me) 多，全國有幾萬(wan) 個(ge) 地麵氣象站，但隻有120個(ge) 高空氣象站，北京隻有一個(ge) 高空氣象站，位於(yu) 南郊觀象台。

同樣氣球釋放的時間也不是隨意的，而是固定的。如果你所在的城市有高空氣象站，那麽(me) 在北京時間01時15分、07時15分、13時15分、19時15分，總有那麽(me) 一個(ge) 時刻可以和高空氣球來一次邂逅，無論天氣多麽(me) 惡劣，這些氣象站都會(hui) 照常營業(ye) 哦！

氣象探空氣球發揮的作用

氣象探空氣球是掌控高空風雲(yun) 變幻的重要手段。它猶如一個(ge) CT掃描儀(yi) ，從(cong) 地麵到高空進行逐層掃描，實現了從(cong) 二維到三維立體(ti) 的觀測，為(wei) 天氣預報提供了豐(feng) 富的高空氣象數據資料，促進了預報水平的提高。

氣象探空氣球還多次出現在南極和青藏高原科考中，為(wei) 全麵評估這些地區的氣候變化提供了數據支撐。高空探測從(cong) 18世紀中期開始嚐試，先後采用風箏探測，載人氣球探測及係留氣球探測，到今天的無線電探空，高空探測技術不斷革新發展。未來，這隻氣球將攜手中國北鬥定位探空儀(yi) 帶著國人的祝福和夢想越飛越高。

END

作者：杜傳(chuan) 耀

北京市氣象探測中心（北京市觀象台）高級工程師

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