間諜？不如了解氣象氣球的重要性

　　最近有報(bào)道稱，加拿大和美國在其境內(nèi)擊落了幾個(gè)飛行物，其中包括一個(gè)所謂的中國“間諜氣球”。

　　連日來，外界對上周末美軍擊落三個(gè)無人駕駛飛行物有頗多猜測。美國總統(tǒng)拜登近日發(fā)表公開講話，稱這些無人駕駛飛行物“極有可能與私人公司、娛樂或科研機(jī)構(gòu)有關(guān)”。

　　聯(lián)合國專門機(jī)構(gòu)——世界氣象組織指出，氣象氣球一直是全球觀測系統(tǒng)的非常重要的組成部分，是天氣預(yù)報(bào)和氣候監(jiān)測的基礎(chǔ)。

　　盡管現(xiàn)代社會的科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，但人們對天氣的依賴程度增加，這體現(xiàn)在航空和海上旅行和運(yùn)輸呈指數(shù)級增長，生活在世界海岸線和洪泛平原等脆弱地區(qū)的人口增多，以及為應(yīng)對人口增長而愈發(fā)依賴集約化耕作方法。

　　人們對天氣信息日益增長的需求和依賴，以及新興觀測技術(shù)的出現(xiàn)，推動(dòng)全球觀測系統(tǒng)不斷發(fā)展，并且需要繼續(xù)維持這一體系完成日后的氣象相關(guān)工作。

　　全球觀測系統(tǒng)

　　世界氣象組織表示，寶貴的氣象信息輸入為全球觀測系統(tǒng)提供了支持，這是過去60年來最雄心勃勃和最成功的國際合作實(shí)例之一。

　　歷史發(fā)展

　　全球觀測系統(tǒng)是為支持世界天氣監(jiān)視網(wǎng)(World Weather Watch)而發(fā)起的，后來也越來越多地支持氣候監(jiān)測。它由眾多獨(dú)立的地基和空基觀測系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)由眾多國家和國際機(jī)構(gòu)擁有和運(yùn)營，這些機(jī)構(gòu)具有不同的資金來源、忠誠度、總體優(yōu)先事項(xiàng)和管理流程。

　　長期目標(biāo)

　　全球觀測系統(tǒng)的主要長期目標(biāo)是：

　　⊙ 改進(jìn)和優(yōu)化全球大氣和海洋表面狀態(tài)觀測系統(tǒng)，以最有效和高效的方式滿足準(zhǔn)備日益準(zhǔn)確的天氣分析、預(yù)報(bào)和警報(bào)以及氣候和環(huán)境監(jiān)測活動(dòng)的要求在世界氣象組織和其他相關(guān)國際組織的計(jì)劃下開展；

　　⊙ 為觀測技術(shù)和實(shí)踐提供必要的標(biāo)準(zhǔn)化，包括在區(qū)域基礎(chǔ)上規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)以滿足用戶在質(zhì)量、空間和時(shí)間分辨率以及長期穩(wěn)定性方面的要求。

　　數(shù)據(jù)來源

　　全球觀測系統(tǒng)每天在世界各地收集數(shù)以百萬計(jì)的觀測數(shù)據(jù)：

　?。?太空層面：50多顆衛(wèi)星從太空收集信息

　??？ 天空層面：約40家商用飛機(jī)公司運(yùn)營的約4000架飛機(jī)、近1000個(gè)配備無線電探空儀的氣象氣球從天空收集信息

　??？ 海洋層面：約400個(gè)系泊浮標(biāo)、1250個(gè)漂流浮標(biāo)、7300艘船只在海上收集信息

　?。?陸地層面：遍布全球的1萬個(gè)自動(dòng)化和陸基觀測站從陸地收集信息

　　作為高空站的無線電探空儀連接到自由上升的氣球上，并從全球近900個(gè)地點(diǎn)同時(shí)發(fā)射。超過三分之二的臺站在世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(UTC)0點(diǎn)和12點(diǎn)報(bào)告觀測結(jié)果。每天有100到200個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行一次觀測。

　　氣球飛行持續(xù)約2小時(shí)，測量從地面到35公里高空的壓力、風(fēng)速、溫度和濕度。它們可以在氣球爆炸并在降落傘下落回地面之前飛行數(shù)公里。

　　氣象氣球發(fā)揮關(guān)鍵作用

　　幾十年來，作為全球觀測網(wǎng)絡(luò)的一部分，氣象氣球發(fā)揮著關(guān)鍵作用，是地面數(shù)據(jù)的主要來源。

　　數(shù)據(jù)獲取

　　超過三分之二的氣象氣球站每天進(jìn)行兩次觀測，另有100至200個(gè)氣象站每天進(jìn)行報(bào)告。氣球飛行的持續(xù)時(shí)間約為2小時(shí)，測量地面上的壓力、風(fēng)速、溫度和濕度，高度可達(dá)35千米，然后爆裂并利用降落傘下落回地球。

　　工作原理

　　每天，自由上升的乳膠氣球從全球近900個(gè)地點(diǎn)同時(shí)釋放，配有無線電探空儀的氣象氣球收集每日觀測數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)信息輸入。

　　附著在氣球上的無線電探測儀由一個(gè)小電池供電，可忍受-95°C的低溫和極低的高空氣壓。無線電探測儀上的發(fā)射器每隔一到兩秒就把數(shù)據(jù)發(fā)回給地面的跟蹤設(shè)備。通過跟蹤無線電探空儀的位置，我們還可以計(jì)算出風(fēng)速和風(fēng)向。

　　在海洋區(qū)域，無線電探空儀觀測由大約15艘船只進(jìn)行，這些船只主要往返于北大西洋，配備了自動(dòng)船載高空探測設(shè)備 (ASAP)。高空臺站的一個(gè)子集還包括 GCOS 高空網(wǎng)絡(luò) (GUAN)。有關(guān)高空站的更多詳細(xì)信息，請參閱世界氣象組織觀測站信息庫(https://space.oscar.wmo.int/)。

　　人們一直在研究改進(jìn)無線電探空儀，以確保它們能夠進(jìn)行準(zhǔn)確、一致的測量，保證連續(xù)的氣候數(shù)據(jù)沒有中斷，且數(shù)據(jù)本身不會受到技術(shù)變化的不利影響。

　　氣球材料制作

　　氣球本身由天然橡膠乳膠或基于聚氯丁二烯的合成乳膠制成。合成乳膠氣球的分解速度比天然橡膠乳膠氣球慢得多，因此最好使用后者。

　　通過使用既滿足功能要求又可生物降解的材料，人們一直在努力生產(chǎn)環(huán)保無線電探空儀、氣球和飛行列車以減少氣象監(jiān)測設(shè)備對環(huán)境的污染。

　　氣球充滿氫氣或氦氣。側(cè)面在發(fā)布前的厚度約為0.051毫米，在典型的爆裂高度下厚度僅為0.0025毫米！它們的典型重量為500克，但可以從10克到3000克不等，而它們的有效載荷高達(dá)1000克(對于最大的氣球)。

　　釋放時(shí)，氣球的寬度不到2米，在上升過程中，氣球周圍的氣壓會降低，從而使氣球中的氣體在上升到直徑約6米時(shí)膨脹！

　　氣象數(shù)據(jù)的價(jià)值

　　幾十年來，氣象氣球一直是全球觀測網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，因?yàn)樗鼈兪堑孛鏀?shù)據(jù)的主要來源。

　　氣象氣球?yàn)橛?jì)算機(jī)預(yù)報(bào)模型實(shí)時(shí)提供有價(jià)值的輸入，為氣象學(xué)家進(jìn)行預(yù)報(bào)和預(yù)測風(fēng)暴提供本地?cái)?shù)據(jù)，為研究提供氣候監(jiān)測和數(shù)據(jù)，以更好地了解天氣和氣候過程。全世界所有的預(yù)報(bào)員都使用氣象氣球數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)預(yù)報(bào)模型。

　　全球氣象工作合作

　　通過全球觀測系統(tǒng)和電信系統(tǒng)的結(jié)合，世界氣象組織會員及其合作伙伴每天可以實(shí)時(shí)獲取和交換數(shù)十億次觀測數(shù)據(jù)，以此滿足各國公民了解天氣的需求。

　　為進(jìn)一步加強(qiáng)氣象氣球網(wǎng)絡(luò)和地面觀測網(wǎng)絡(luò)，并為天氣預(yù)報(bào)模型提供更多數(shù)據(jù)，包括填補(bǔ)最不發(fā)達(dá)國家和小島嶼發(fā)展中國家的空白，世界氣象組織啟動(dòng)了全球基本觀測網(wǎng)絡(luò)(GBON，https://public.wmo.int/en/programmes/wigos/gbon )，由系統(tǒng)觀測融資基金 ( SOFF ) 提供支持。獲得更多信息：

　　MeteoSuisse 博客(法語)

　　https://www.meteosuisse.admin.ch/portrait/meteosuisse-blog/fr/2023/02/le-ballon-meteorologique.html

　　無線電探空儀跟蹤器，在這里

　　https://radiosondy.info/

　　(聯(lián)合國微信公眾號)