天空中經常看到的不明飛行物可能是它！

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“流浪”的氣球是萬米高空的聽診器——氣象探空氣球，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家”也是對它的最高評價。

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、風向、風速等氣象要素的設備。那么它是如何完成高空探測任務的呢？

(資料圖)

氣象探空系統的組成及各部門功能

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探空氣球

探空氣球是整個探測設備的載體，它就像運載火箭一樣載著探空儀以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2.5米，到高空隨著氣壓減小，氣球就會慢慢膨脹，最后爆炸直徑可達8-11米，可謂壯觀。

此外，探空氣球除了作為載體之外，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。

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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、氣壓等氣象數據，并和地面的數據接收雷達進行通信，將采集的數據傳回到地面氣象站。

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地面接收雷達

地面接收雷達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據。

探空氣球探測過程

工作時，地面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升空，隨著氣球升空，地面雷達發出詢問信號，探空儀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，即它離地面雷達的直線距離、方位角、仰角，然后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，不斷地發回地面，被地面數據接收雷達接收，被接收的信號通過解碼傳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量那么多，全國有幾萬個地面氣象站，但只有120個高空氣象站，北京只有一個高空氣象站，位于南郊觀象臺。

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，那么在北京時間01時15分、07時15分、13時15分、19時15分，總有那么一個時刻可以和高空氣球來一次邂逅，無論天氣多么惡劣，這些氣象站都會照常營業哦！

氣象探空氣球發揮的作用

氣象探空氣球是掌控高空風云變幻的重要手段。它猶如一個CT掃描儀，從地面到高空進行逐層掃描，實現了從二維到三維立體的觀測，為天氣預報提供了豐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，為全面評估這些地區的氣候變化提供了數據支撐。高空探測從18世紀中期開始嘗試，先后采用風箏探測，載人氣球探測及系留氣球探測，到今天的無線電探空，高空探測技術不斷革新發展。未來，這只氣球將攜手中國北斗定位探空儀帶著國人的祝福和夢想越飛越高。

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作者：杜傳耀

北京市氣象探測中心（北京市觀象臺）高級工程師

責編：咕嚕

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