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報的主要資料之一廣為預報員使用，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，為天氣預報提供更有利依據。本文根據本站實際工作情況，總結出影響探空氣球施放高度的幾個因素：氣球的性能、存儲、氣候氣象條件、充氣快慢等，并對此進行了細致分析。

關鍵詞：探空氣球；施放高度；影響因素

中圖分類號： P412.23 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.17.043

1在高空探測時，控空儀性能、電池電壓及雷達接收性能都正常的情況下，氣球的性能、存儲對施放高度的影響較大

氣球性能與其本身的工藝、原材料、存儲等有關。

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程中的空氣阻力及氣流的影響。在實際充灌氣球時發現，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，工作人員應在充氣時注意氣嘴盡量向下扎，以延長球嘴長度，使球體呈梨型，提高上升過程中膨脹倍數增加的情況，留出了膨脹空間，延緩球炸時間，可有效提高施放高度。

氣球顏色應為乳白色，球面均勻平整、無砂眼、氣泡、雜質等，同時球內滑石粉不易過多。通過近兩年的觀察，顏色偏黑暗、彈性差、出廠時間長（超過20個月）的氣球施放高度只有24000～26000米，最低時只有12000米。而乳白色、彈性好、出廠時間短（20個月以內）的氣球施放高度均在30000米以上。當使用出廠時間較長的氣球時，由于彈性較差，可以在充球時將球皮翻過來，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。

氣球應盡可能存放在通風良好、陰涼干燥的庫房內。儲存溫度控制在0℃～35℃為宜，儲存環境的相對濕度不宜大于70%。氣球放置離地面20厘米以上的貨架上，間距應有60厘米，以保持通風。放置氣球的地方應離熱源1米以外，儲存期不超過24個月為宜，時間長球皮老化、硬化程度會嚴重，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害的物質存放在一起。

2探空氣球施放高度還與當地氣候條件、充氣量、凈舉力等因素有關

目前大多數臺站充灌氣球為人工充氣，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，一定體積的氫氣舉力與氣壓成正比。根據實踐：在溫、壓、濕等氣象條件相對穩定時，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、大風天充氣量要相對平時多些，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、大風天盡量使用大風放球器，當臨近放球時間才能將氣球從充氣房拿出，減少球部受風影響造成不必要的抻拉，雨雪粘濕會增加重量，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間及快慢有關

按規定時間的前半小時充氣，值班員應視情況而定，太早充氣會受環境、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，容易發生危險。因此充球不易早、不易晚。臨近放球前20分鐘開始準備充氣，充氣時間大概控制在12～13分鐘為佳，充氣開始時一定要慢且儲氫室溫度控制在10℃～25℃，以防止靜電起火造成氫氣爆炸，當氣球球皮均勻升起后（控制在3分鐘左右）可適當加快充氣壓力至充完（相當的凈舉力）。

4自動探空系統的應用

長春國家基準氣候站自2016年9月安裝了GPZ1型自動探空系統（屬人工影響天氣辦公室項目）后，專家對原放球軟件進行改進，與L波段雷達完美對接，實現了自動充灌氣球，自動施放氣球的功能。工作人員完全可以控制充氣時間、充氣量。正常情況下充氣量為280克，雨、雪天可適當增加至290～310克。經過近一年的實踐，正常天氣條件下，使用自動充氣系統大大提高了氣球施放高度，由自動充灌的氣球高度均達到30000米以上，高的可達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，相對自動充球施放高度低2000米左右。可見，自動放球系統將是未來發展方面，探空獲取的資料將既完整又可靠，為天氣預報提供更有利的依據。

長春國空基準氣候站是目前全國實現地面高空一體化最典型的臺站之一，已運行兩年之久，從整體質量看保持穩定且略有提升。

5結語

探空資料的應用研究是最現實的，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以上闡述取決：探空氣球本身的性能、質量；探空氣球儲存空間要達到規范要求，通風良好；工作人員根據不同氣候、不同天氣適當的調整充氣量（凈舉力）；工作人員掌握好充氣時間、充氣速度及注意事項；提高工作人員高度的工作責任心和使命感。

作者簡介：張俊茹，本科學歷，高級工程師，研究方向：綜合觀測。endprint