在平流层“横着飞”再也不敢“躲猫猫”
这对好朋友飞一次能捕捉三段气象数据
2011 年,我曾在期刊《气象知识》上发表过自白,讲述我和好友探空仪的故事——我带着探空仪飞到2 万米,甚至3 万米的高空,将沿途采集到的气温、气压、湿度、风向、风速等气象数据毫不保留地传送给人们。
如今,10多年过去了,我有哪些长进呢?
以前的我到了空气稀薄、气温很低的高空,常常因紫外线、臭氧的干扰,出现低温结晶、球皮老化等不良状况,最终分解破裂而“完蛋”。我生命终结时,探空仪只能望“球”兴叹,带着我的残骸随气流方向自由飘落。
但现在的我不一样了,人们经过不断试验、改良,我的耐寒、耐湿性能、防老化性能等有了显著提高——不仅可以从地面向上穿越对流层,还可以到了平流层继续“横着飞”!人们亲切地称呼我是“平漂零压气球”。
起飞前,人们将两个我一里一外嵌套在一起。里面的我球皮稍厚、质量较大,外面的我球皮稍薄、质量较小。我们在飞行途中担负不同职责。
起飞前,人们会根据我的体重以及所要携带的探空仪、探空绳、熔断器、降落伞的重量和我们的飞行速度计算好充入的氢气量。
在上升阶段,我只管飞,探空仪随时采集气象数据。随着高度上升,空气愈加稀薄、气压不断减小,外面的我持续膨胀,最终会因外界气压减小而爆炸。而里面的我则会随着气压降低继续膨胀,当内外压强基本相等时,这时我所受的浮力和重力基本平衡,就会悬浮在空中。
这时的我一般处于地球大气的平流层,平流层空间空气稀薄,上暖下凉,而且基本不对流。在这样的环境中,我借助空气的平流运动就能带着探空仪“横着飞”。我和探空仪一般会随着气流漂移4 —6个小时,探空仪正常工作。
其实这些年,我在进步,探空仪也“不甘示弱”。科研人员十年磨一剑,成功研制出了“春分Ⅰ号”气象探空专用芯片,有了这种芯片的加持,探空仪可是满满的科技感啊!
您瞧,给探空仪做“体检”的基测箱都和以前不一样了,叫作“卫星导航探空仪基测箱”。工作人员只需要将基测箱的七孔排线与探空仪相连,然后把探空仪的传感器放置到基测箱内,一至两分钟后,工作人员就可以通过电脑上的“北斗导航探空观测端软件”看到探空仪的体检报告了。
如今的探空仪不仅能感知旅行途中的冷热、风是否温柔、空气是否干燥,还具备定位、通信等多种功能。我们旅行途中信号采集、数据处理、质量控制、编码传输等这些活儿,对他来说,统统不在话下。他不仅能适应中国的北斗卫星导航系统,连美国的全球定位系统、欧洲的伽利略卫星导航系统等也都支持。
其实,跟随我们一起出发的还有两位小朋友——熔断器和降落伞。地面上的工作人员会根据工作需要,事先在熔断器中设置好我们平漂的时长及经纬度范围,一旦我们超越这个阈值,熔断器就会启动熔断机制,通过固定时间控制或者远程发射指令的方式分开我和探空仪。尤其在一些重要天气过程来临前,我俩可不能任性地想在空中玩多久就多久,工作人员会根据天气变化及预测判断决定我们的旅行高度、漂移时间、下降时间和下降区域,必要时,人们指令一发,我也就只能与探空仪分别了。
至此,我的使命就结束了。探空仪离开我后,会因为地球引力而下降,这时,拴在同一根绳上的降落伞就会张开,与探空仪一起徐徐降落。在缓慢下落的过程中,探空仪还会继续收集途径每个地方的气象信息。
也就是说,我们一次旅行能捕捉到上升-平漂-下降三段旅程中的各类气象信息。
经过改良后的我不仅性能提高了,成本还降低了。同时,更新换代后的探空仪功能更强了,质量还减轻了。更重要的是,有了北斗卫星导航系统的全程参与,我们再也不敢趁着风大或风向突变时跟人们玩“躲猫猫”的游戏了。
山西省气象信息中心 范秀平
