探空高度与多种影响因子之间的关系

2014-09-02刘春芳

黑龙江气象 2014年1期

关键词：探空升空充气

刘春芳

（齐齐哈尔市气象局，黑龙江齐齐哈尔161006）

1 引言

常规高空气象观测是由探空气球携带探空仪，以自由升空方式对大气气象要素和运动状态等的变化进行观测，因此探空气球施放高度越高，探测到的资料越多，为气象预报和气候分析提供的依据越多。近年来，齐齐哈尔站使用的探空气球都是由广州与株洲两厂生产的。

2 气候条件

齐齐哈尔市属温带大陆性季风气候，四季特点十分明显：春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季暂短霜早，冬季干冷漫长。这样多风、多雨和干冷的环境，较难达到较高的探测高度。

3 气球自身质量

2011年中国气象局与厂家为提高探测高度，要求各个台站每月填写探空仪与气球质量登记表，以方便厂家在生产工艺、配方、原材料、质量控制等各方面采取措施，提高施放高度。将此表与2012年的质量报表重新汇总如表1。

表1 齐齐哈尔探空站2012年气球质量、探空高度统计表(单位：m)

根据中国气象局有关的考核办法规定，高度<26 000 m 视为不合格气球。上表中的“其中雨”是指下雨天高度不合格的气球。从表1 中可以看出：在55 个不合格气球中，雨、雪天占18 个，说明雨、雪天对气球施放高度有影响；由于2012年库存大部分是株洲产气球，就一年的施放情况看，株洲气球高度相对高一些，但问题气球也相对多一些。

4 储存条件对气球的影响

（1）气象气球由天然乳胶和适量配合剂加工而成。天然乳胶易与空气中少量的臭氧产生反应，还会在阳光中紫外线的催化下与氧反应。气球充气或置于气温高或紫外线强的室外时，这种反应速度更快。因此，气球必须在适宜的温度和尽可能避光、少氧的环境下储存。

（2）天然乳胶中含有多种蛋白质，在潮湿的环境下，蛋白质容易变质，影响产品的性能。橡胶成分中的其他吸水材料在吸收水分后，也会影响气球的使用性能。所以气球在储存中，相对湿度在70%以下为宜。

（3）气球储存在离地20 cm 的货架上，并且每3个月需翻动一次。堆放层数不超过12 层，垛间相隔60 cm，以保持良好的通风。

5 良好的氢气气源

氢气是比重最轻的气体，电解水制出的氢气纯度可达99.5%以上，安全系数也相对较高。使用同一型号的仪器，纯度低时，充气量就会多些,势必造成球皮体积增大，在升空过程中，随高度的增加球体逐渐膨胀，而球皮的膨胀极限是一定的，所以同一球皮，充入低纯度的氢气比充入高纯度的氢气爆炸高度低一些。

6 使用时对气球的影响

(1)人为避免不利因素。如果将气球充灌好后置于室外，受太阳暴晒、雨淋以及风的不规则拽拉都会影响气球的性能和施放高度。

(2)控制充气速度。充气速度不宜过快，一般15-20 min 为宜。因为充气过快，突然的膨胀可能导致球皮局部出现薄点，随着气球的升空过程，内外压差会导致薄点过早爆炸。

(3)掌握净举力。在外界天气条件确定的情况下，控制气球升速的快慢主要通过确定净举力来实现,而净举力的大小直接影响升空高度。在阴天，低云量较多的情况下，或有雨、雪的天气下，要加大净举力。大风、雾霾天气一般不做增减。净举力与升速之间的关系为： , 式中：w 为气球升速（m/min）;b1为升速系数;ρ0为标准大气压;ρ 为实际大气压;A 为净举力;B 为球皮及附加物重,从式子中可看出，净举力与升速成对数关系，因此净举力应适宜，不宜过大或过小。如果净举力过大，升速就不易增大，反而由于充气太多，球升空后球皮过度膨胀而早炸，没有达到预期高度。所以各地台站应根据实际情况认真研究适合本地的气球净举力大小。