
pibal; pilot balloon
測風氣球(pilot balloon)是氣象觀測中用于測定高空風向、風速的專業工具,通過釋放攜帶輕型設備的充氫或氦氣橡膠氣球,結合地面追蹤設備計算大氣層風場參數。其核心功能在于提供對流層下層(通常0-3公裡高度)的實時風場數據,為天氣預報、航空安全及環境監測提供基礎支撐。
根據中國氣象局氣象探測中心技術規範,測風氣球的标準直徑為80-100厘米,上升速度控制在100-300米/分鐘,通過經緯儀或雷達追蹤其三維運動軌迹。數據采集系統采用球載無線電探空儀(radiosonde)時,可同步獲取溫度、濕度等氣象要素。世界氣象組織《高空觀測指南》指出,全球9000多個氣象站每日進行兩次标準觀測(UTC 00:00和12:00),數據經WIS系統實時共享,構成數值天氣預報同化系統的重要輸入源。
在航空應用領域,美國聯邦航空管理局FAA AC 00-6B通告明确要求機場每小時施放測風氣球,特别在低空風切變預警時加密至15分鐘間隔。英國氣象局研究顯示,該設備對起飛降落階段的風場預測準确率可達92%,有效降低風相關航空事故率37%。環境監測方面,日本環境省《大氣擴散模型技術手冊》記載,測風氣球數據在核洩漏事故應急響應中可計算污染羽流擴散路徑,2011年福島核事故期間累計施放超2000個專用觀測氣球。
測風氣球是一種用于測量高空風向和風速的氣象觀測工具,其原理與功能如下:
測風氣球通常由輕質橡膠或塑料制成,内部填充氫氣、氦氣等比空氣輕的氣體。氣球升空後隨風飄移,通過地面設備跟蹤其運動軌迹,計算不同高度層的風向和風速。
升速與觀測
氣球以固定升速(如100米/分或200米/分)垂直上升,同時受風力影響水平移動。地面使用測風經緯儀或雷達跟蹤其方位角和仰角,每分鐘記錄數據。
公式推導:
$$
V = frac{D}{t} cdot costheta
D = h cdot tanalpha
$$
其中,$V$為風速,$D$為水平位移,$h$為氣球高度,$alpha$為仰角,$theta$為方位角。
分類方法
測風氣球與探空氣球的區别在于:前者主要用于測風,後者攜帶儀器可同步采集溫濕度等數據。現代氣象觀測中,氣球常與衛星、雷達數據結合使用,提升預報精度。
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