□袁嵐峰

最近，“流浪氣球”引起了大家極大的興趣。 這東西究竟是什么？

這里我挑選了幾個(gè)大家最關(guān)心的話題來(lái)跟大家分享——探空氣球的作用是什么？ 探空氣球如何回收？ 如果你想知道更多的技術(shù)細(xì)節(jié)，可以去看中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所季風(fēng)系統(tǒng)研究中心副主任魏科博士在“風(fēng)云之聲”寫的一篇文章。

（圖源自中科院地質(zhì)地球所）

（探空站。圖源自中科院地質(zhì)地球所

我們的天空分為很多層，包括我們所居住的對(duì)流層、臭氧層所在的平流層，以及更高的中間層、熱層和逃逸層。其中平流層環(huán)流異常往往是地面天氣的先兆和環(huán)流背景，是全球極端冷空氣的“發(fā)動(dòng)機(jī)”。因此為了準(zhǔn)確預(yù)報(bào)天氣，對(duì)平流層的持續(xù)觀測(cè)在全球天氣和氣候研究中起到關(guān)鍵作用。承擔(dān)這一重要任務(wù)的，正是探空氣球。

是的，我們習(xí)以為常的天氣預(yù)報(bào)，根基就是這種最樸素的探測(cè)方式。每一天，全球近1300 個(gè)探空氣象站要同時(shí)放兩次探空氣球。你沒(méi)聽(tīng)錯(cuò)，同時(shí)！在同一時(shí)間，有些地區(qū)是白天，有些地區(qū)是深夜，有些地區(qū)晴空萬(wàn)里，有些地區(qū)電閃雷鳴、狂風(fēng)暴雨，但無(wú)論什么情況，這1300 個(gè)探空站的工作人員都會(huì)放氣球，堅(jiān)持世界氣象組織技術(shù)規(guī)范，真是了不起的國(guó)際合作。

在這每天兩次的觀測(cè)中，探空氣球走失的概率相當(dāng)可觀。即使排除天氣因素和機(jī)械故障，所有探空氣球都能準(zhǔn)確施放，也不是所有氣球都能順利到達(dá)平流層。在這1300個(gè)氣球中，大概有1000 個(gè)能飛到10 公里，800 個(gè)飛到20 公里，只有350 個(gè)飛到30 公里，可以說(shuō)是一路向上飛，一路爆炸，一路夭折。有些氣球質(zhì)量奇好，甚至可以到達(dá)近50 公里高度。

探空氣球的原材料是天然乳膠，現(xiàn)在一般會(huì)添加防老化、耐寒等作用的添加劑。里面充的大多是氫氣，充氣后探空氣球的直徑大約為1.5～2 米。隨著升空大氣壓降低，氣球逐漸膨脹，到高空時(shí)直徑可達(dá)9 米甚至更大。氣球一般上升時(shí)間1～2小時(shí)，在此期間受高層風(fēng)影響，可以飄離施放點(diǎn)一兩百公里。

既然每天全球都要放飛2600 個(gè)氣球，那怎么回收氣球呢？答案是，不回收。早期是要回收的，如1930 年竺可楨建立的中央研究院氣象研究所曾兩次登報(bào)懸賞征求探空氣球的下落，但皆無(wú)音訊。然而現(xiàn)在不需要回收了，因?yàn)樘綔y(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)在上升過(guò)程中實(shí)時(shí)傳給地面了。一方面，技術(shù)進(jìn)步使常規(guī)探測(cè)儀器成本大幅度降低到數(shù)百元；另一方面，如果你真要去找，在荒郊野嶺尋找儀器不僅成本巨大，也存在巨大的安全隱患。幾年前，魏科老師的團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)在敦煌戈壁灘施放探空氣球，根據(jù)GPS 信息尋找氣球，用時(shí)半天，開(kāi)車近百公里，卻無(wú)果而返。

（圖源自中科院地質(zhì)地球所）

（蘇聯(lián)自研的高空氣球。 圖源自中科院地質(zhì)地球所）

因此，現(xiàn)在的探空氣球上會(huì)印上明顯標(biāo)識(shí)，介紹這是氣象觀測(cè)儀器，無(wú)毒無(wú)害也無(wú)用，相當(dāng)于“光纖無(wú)銅，割盜無(wú)用”。例如，加拿大的探空氣球上寫著：“你不用還給我們?！泵绹?guó)的探空氣球上寫的是：“已經(jīng)無(wú)用，不用歸還，隨便怎么處置?！毙挛魈m的探空氣球?qū)懙米顬榘詺猓骸安挥脷w還，不值得修，還得麻煩校正，隨你處置，要么你砸了算了……”就算有好心人交回氣象部門，也沒(méi)有物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，只能收到口頭感謝。因此全球的回收率都不高，不過(guò)，撿無(wú)線電探空儀成了不少人戶外運(yùn)動(dòng)的特殊愛(ài)好。

探空氣球經(jīng)常流浪出國(guó)。尤其是冬季，中緯度上空存在強(qiáng)大的西風(fēng)氣流，風(fēng)速可以達(dá)到100 米/秒以上，遠(yuǎn)高于超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)速。在這種西風(fēng)中，氣球上升到平流層中層時(shí)，已經(jīng)被吹出數(shù)百公里了。如果氣球質(zhì)量超級(jí)好，一路上升到平流層中高層（30 公里以上），那氣球會(huì)飄得更遠(yuǎn)。尤其在小國(guó)林立的地區(qū)，例如法國(guó)撿到瑞士的氣球，瑞士撿到法國(guó)的氣球，意大利撿到法國(guó)和瑞士的，都是常事了。各國(guó)也懶得就此在外交上說(shuō)事。要是計(jì)較這個(gè)，那外交部門不用干其他事情了，畢竟管得了人，管不了風(fēng)啊！

除了天氣預(yù)報(bào)之外，探空氣球還有很多作用。例如系留氣球（浮空艇），這類氣球在升空后，會(huì)通過(guò)纜繩將其拴住，調(diào)整纜繩長(zhǎng)度控制其升空高度。它能攜帶多種探測(cè)儀器，對(duì)大氣成分和污染物等進(jìn)行觀測(cè)。我國(guó)科學(xué)家在南極、北極和青藏高原上都進(jìn)行過(guò)相關(guān)的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。在2022年的“巔峰使命”珠峰科考中，我國(guó)科學(xué)家用浮空艇完成10 次升空大氣科學(xué)觀測(cè)，最高升空至9050 米，創(chuàng)造了浮空艇原位大氣科學(xué)觀測(cè)的世界紀(jì)錄。

在未來(lái)很長(zhǎng)的時(shí)間里，探空氣球還是對(duì)大氣探測(cè)的主要手段之一，所以走丟幾個(gè)氣球的概率不低，可能也會(huì)有從天而降的探空儀器。如果你發(fā)現(xiàn)了UFO 等神秘現(xiàn)象，首先請(qǐng)想一下是不是氣象探空氣球，因?yàn)闅馇蛉绻帽惶?yáng)照亮，看起來(lái)是很像飛碟的。

（珠峰氣候站點(diǎn)畫報(bào)。 圖源自中科院地質(zhì)地球所）

（魚雷形飛艇。 圖源自中科院地質(zhì)地球所）

近幾十年，飛艇也成為各國(guó)技術(shù)攻關(guān)的目標(biāo)。 自“十五”計(jì)劃以來(lái)，我國(guó)多家單位也開(kāi)始了這方面的研究。某單位研制的飛艇可以在19～20km 高度駐空飛行30 天以上， 巡航速度為25m/s，目前已經(jīng)完成了3 天的關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)。