影響探空氣球施放高度的因素

摘要：高空天氣圖作為天氣預(yù)報(bào)的主要資料之一廣為預(yù)報(bào)員使用，這使得探空資料的收集尤其重要，探空氣球施放高度越高資料收集的越多，為天氣預(yù)報(bào)提供更有利依據(jù)。本文根據(jù)本站實(shí)際工作情況，總結(jié)出影響探空氣球施放高度的幾個(gè)因素：氣球的性能、存儲(chǔ)、氣候氣象條件、充氣快慢等，并對(duì)此進(jìn)行了細(xì)致分析。

關(guān)鍵詞：探空氣球；施放高度；影響因素

中圖分類號(hào)： P412.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.17.043

1在高空探測(cè)時(shí)，控空儀性能、電池電壓及雷達(dá)接收性能都正常的情況下，氣球的性能、存儲(chǔ)對(duì)施放高度的影響較大

氣球性能與其本身的工藝、原材料、存儲(chǔ)等有關(guān)。

氣球的幾何形狀要求近于流線型，充完氣后如橄欖型，這樣可減少探空氣球在上升過(guò)程中的空氣阻力及氣流的影響。在實(shí)際充灌氣球時(shí)發(fā)現(xiàn)，充完氣后成球型的較多，橄欖型的較少，增大了球體面積與空氣阻力，影響上升速度。要想使氣球近于流線型，工作人員應(yīng)在充氣時(shí)注意氣嘴盡量向下扎，以延長(zhǎng)球嘴長(zhǎng)度，使球體呈梨型，提高上升過(guò)程中膨脹倍數(shù)增加的情況，留出了膨脹空間，延緩球炸時(shí)間，可有效提高施放高度。

氣球顏色應(yīng)為乳白色，球面均勻平整、無(wú)砂眼、氣泡、雜質(zhì)等，同時(shí)球內(nèi)滑石粉不易過(guò)多。通過(guò)近兩年的觀察，顏色偏黑暗、彈性差、出廠時(shí)間長(zhǎng)（超過(guò)20個(gè)月）的氣球施放高度只有24000～26000米，最低時(shí)只有12000米。而乳白色、彈性好、出廠時(shí)間短（20個(gè)月以內(nèi)）的氣球施放高度均在30000米以上。當(dāng)使用出廠時(shí)間較長(zhǎng)的氣球時(shí)，由于彈性較差，可以在充球時(shí)將球皮翻過(guò)來(lái)，去掉滑石粉，使球皮不接觸硬物，最好在室溫中操作，但降雨天不易翻球皮。

氣球應(yīng)盡可能存放在通風(fēng)良好、陰涼干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)。儲(chǔ)存溫度控制在0℃～35℃為宜，儲(chǔ)存環(huán)境的相對(duì)濕度不宜大于70%。氣球放置離地面20厘米以上的貨架上，間距應(yīng)有60厘米，以保持通風(fēng)。放置氣球的地方應(yīng)離熱源1米以外，儲(chǔ)存期不超過(guò)24個(gè)月為宜，時(shí)間長(zhǎng)球皮老化、硬化程度會(huì)嚴(yán)重，影響球炸高度。禁止與酸、堿、油類易燃物、銅、錳等金屬或其他有橡膠對(duì)害的物質(zhì)存放在一起。

2探空氣球施放高度還與當(dāng)?shù)貧夂驐l件、充氣量、凈舉力等因素有關(guān)

目前大多數(shù)臺(tái)站充灌氣球?yàn)槿斯こ錃?，氣體為氫氣，因此受人為因素的影響較大。一般情況，大氣的上升、下沉氣流和亂流等也對(duì)氣球升速均有影響，在氣壓不變的條件下，一定體積的氫氣舉力與溫度成反比；在溫度一定時(shí)，一定體積的氫氣舉力與氣壓成正比。根據(jù)實(shí)踐：在溫、壓、濕等氣象條件相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，冬季充灌氫氣量要多些，以2450～2500克凈舉力為宜，夏季少些，以2400～2450克凈舉力為宜，春秋季以2420～2480克凈舉力為宜。晚充氣量要比早上少些。陰天、雷雨雪天、大風(fēng)天充氣量要相對(duì)平時(shí)多些，增加凈舉力。具體異常天氣充氣量一般增加20克左右的量即可。

另外，雨雪、大風(fēng)天盡量使用大風(fēng)放球器，當(dāng)臨近放球時(shí)間才能將氣球從充氣房拿出，減少球部受風(fēng)影響造成不必要的抻拉，雨雪粘濕會(huì)增加重量，從而影響上升速度，造成施放高度降低。

3探空氣球施放高度與充灌氣球時(shí)間及快慢有關(guān)

按規(guī)定時(shí)間的前半小時(shí)充氣，值班員應(yīng)視情況而定，太早充氣會(huì)受環(huán)境、空氣腐蝕等影響氣球的性能，從而降低施放高度。太晚充氣有可能造成工作人員手忙腳亂，容易發(fā)生危險(xiǎn)。因此充球不易早、不易晚。臨近放球前20分鐘開(kāi)始準(zhǔn)備充氣，充氣時(shí)間大概控制在12～13分鐘為佳，充氣開(kāi)始時(shí)一定要慢且儲(chǔ)氫室溫度控制在10℃～25℃，以防止靜電起火造成氫氣爆炸，當(dāng)氣球球皮均勻升起后（控制在3分鐘左右）可適當(dāng)加快充氣壓力至充完（相當(dāng)?shù)膬襞e力）。

4自動(dòng)探空系統(tǒng)的應(yīng)用

長(zhǎng)春國(guó)家基準(zhǔn)氣候站自2016年9月安裝了GPZ1型自動(dòng)探空系統(tǒng)（屬人工影響天氣辦公室項(xiàng)目）后，專家對(duì)原放球軟件進(jìn)行改進(jìn)，與L波段雷達(dá)完美對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)充灌氣球，自動(dòng)施放氣球的功能。工作人員完全可以控制充氣時(shí)間、充氣量。正常情況下充氣量為280克，雨、雪天可適當(dāng)增加至290～310克。經(jīng)過(guò)近一年的實(shí)踐，正常天氣條件下，使用自動(dòng)充氣系統(tǒng)大大提高了氣球施放高度，由自動(dòng)充灌的氣球高度均達(dá)到30000米以上，高的可達(dá)38000米左右，升速控制在350～500米/秒，而人工充氣的氣球施放高度均在28000米左右，相對(duì)自動(dòng)充球施放高度低2000米左右。可見(jiàn)，自動(dòng)放球系統(tǒng)將是未來(lái)發(fā)展方面，探空獲取的資料將既完整又可靠，為天氣預(yù)報(bào)提供更有利的依據(jù)。

長(zhǎng)春國(guó)空基準(zhǔn)氣候站是目前全國(guó)實(shí)現(xiàn)地面高空一體化最典型的臺(tái)站之一，已運(yùn)行兩年之久，從整體質(zhì)量看保持穩(wěn)定且略有提升。

5結(jié)語(yǔ)

探空資料的應(yīng)用研究是最現(xiàn)實(shí)的，要想獲取更多更有效的資料，提高探空高度是必要的手段，但施放高度的高低通過(guò)以上闡述取決：探空氣球本身的性能、質(zhì)量；探空氣球儲(chǔ)存空間要達(dá)到規(guī)范要求，通風(fēng)良好；工作人員根據(jù)不同氣候、不同天氣適當(dāng)?shù)恼{(diào)整充氣量（凈舉力）；工作人員掌握好充氣時(shí)間、充氣速度及注意事項(xiàng)；提高工作人員高度的工作責(zé)任心和使命感。

作者簡(jiǎn)介：張俊茹，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向：綜合觀測(cè)。endprint