影响探空气球施放高度的因素

摘要：高空天气图作为天气预报的主要资料之一广为预报员使用，这使得探空资料的收集尤其重要，探空气球施放高度越高资料收集的越多，为天气预报提供更有利依据。本文根据本站实际工作情况，总结出影响探空气球施放高度的几个因素：气球的性能、存储、气候气象条件、充气快慢等，并对此进行了细致分析。

关键词：探空气球；施放高度；影响因素

中图分类号： P412.23 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.17.043

1在高空探测时，控空仪性能、电池电压及雷达接收性能都正常的情况下，气球的性能、存储对施放高度的影响较大

气球性能与其本身的工艺、原材料、存储等有关。

气球的几何形状要求近于流线型，充完气后如橄榄型，这样可减少探空气球在上升过程中的空气阻力及气流的影响。在实际充灌气球时发现，充完气后成球型的较多，橄榄型的较少，增大了球体面积与空气阻力，影响上升速度。要想使气球近于流线型，工作人员应在充气时注意气嘴尽量向下扎，以延长球嘴长度，使球体呈梨型，提高上升过程中膨胀倍数增加的情况，留出了膨胀空间，延缓球炸时间，可有效提高施放高度。

气球颜色应为乳白色，球面均匀平整、无砂眼、气泡、杂质等，同时球内滑石粉不易过多。通过近两年的观察，颜色偏黑暗、弹性差、出厂时间长（超过20个月）的气球施放高度只有24000～26000米，最低时只有12000米。而乳白色、弹性好、出厂时间短（20个月以内）的气球施放高度均在30000米以上。当使用出厂时间较长的气球时，由于弹性较差，可以在充球时将球皮翻过来，去掉滑石粉，使球皮不接触硬物，最好在室温中操作，但降雨天不易翻球皮。

气球应尽可能存放在通风良好、阴凉干燥的库房内。储存温度控制在0℃～35℃为宜，储存环境的相对湿度不宜大于70%。气球放置离地面20厘米以上的货架上，间距应有60厘米，以保持通风。放置气球的地方应离热源1米以外，储存期不超过24个月为宜，时间长球皮老化、硬化程度会严重，影响球炸高度。禁止与酸、碱、油类易燃物、铜、锰等金属或其他有橡胶对害的物质存放在一起。

2探空气球施放高度还与当地气候条件、充气量、净举力等因素有关

目前大多数台站充灌气球为人工充气，气体为氢气，因此受人为因素的影响较大。一般情况，大气的上升、下沉气流和乱流等也对气球升速均有影响，在气压不变的条件下，一定体积的氢气举力与温度成反比；在温度一定时，一定体积的氢气举力与气压成正比。根据实践：在温、压、湿等气象条件相对稳定时，冬季充灌氢气量要多些，以2450～2500克净举力为宜，夏季少些，以2400～2450克净举力为宜，春秋季以2420～2480克净举力为宜。晚充气量要比早上少些。阴天、雷雨雪天、大风天充气量要相对平时多些，增加净举力。具体异常天气充气量一般增加20克左右的量即可。

另外，雨雪、大风天尽量使用大风放球器，当临近放球时间才能将气球从充气房拿出，减少球部受风影响造成不必要的抻拉，雨雪粘湿会增加重量，从而影响上升速度，造成施放高度降低。

3探空气球施放高度与充灌气球时间及快慢有关

按规定时间的前半小时充气，值班员应视情况而定，太早充气会受环境、空气腐蚀等影响气球的性能，从而降低施放高度。太晚充气有可能造成工作人员手忙脚乱，容易发生危险。因此充球不易早、不易晚。临近放球前20分钟开始准备充气，充气时间大概控制在12～13分钟为佳，充气开始时一定要慢且储氢室温度控制在10℃～25℃，以防止静电起火造成氢气爆炸，当气球球皮均匀升起后（控制在3分钟左右）可适当加快充气壓力至充完（相当的净举力）。

4自动探空系统的应用

长春国家基准气候站自2016年9月安装了GPZ1型自动探空系统（属人工影响天气办公室项目）后，专家对原放球软件进行改进，与L波段雷达完美对接，实现了自动充灌气球，自动施放气球的功能。工作人员完全可以控制充气时间、充气量。正常情况下充气量为280克，雨、雪天可适当增加至290～310克。经过近一年的实践，正常天气条件下，使用自动充气系统大大提高了气球施放高度，由自动充灌的气球高度均达到30000米以上，高的可达38000米左右，升速控制在350～500米/秒，而人工充气的气球施放高度均在28000米左右，相对自动充球施放高度低2000米左右。可见，自动放球系统将是未来发展方面，探空获取的资料将既完整又可靠，为天气预报提供更有利的依据。

长春国空基准气候站是目前全国实现地面高空一体化最典型的台站之一，已运行两年之久，从整体质量看保持稳定且略有提升。

5结语

探空资料的应用研究是最现实的，要想获取更多更有效的资料，提高探空高度是必要的手段，但施放高度的高低通过以上阐述取决：探空气球本身的性能、质量；探空气球储存空间要达到规范要求，通风良好；工作人员根据不同气候、不同天气适当的调整充气量（净举力）；工作人员掌握好充气时间、充气速度及注意事项；提高工作人员高度的工作责任心和使命感。

作者简介：张俊茹，本科学历，高级工程师，研究方向：综合观测。endprint