空でよく見かけるUFOはこれかも！

最近、気象学などの科学研究に使われる無人飛行船が話題になっています。この「さまよう」気球は高度 10,000 メートルの聴診器、つまり気象観測気球です。 ＵＦＯと間違われることもしばしばだが、気象学者らは親しみを込めて「ダバイ」と名付け、「勇敢で恐れを知らない高高度探検家」という最高の評価も与えている。

気象観測気球は、地表近くから高度35kmまでの温度、湿度、気圧、風向、風速などの気象要素を検出するために気象学で使用される装置です。それで、高高度探知ミッションはどうやって完了するのでしょうか?

気象観測システムの構成と各部の機能

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気象気球

探知気球は探知装置全体を運ぶものです。運搬ロケットのように毎秒6～8mの速度で観測機器を高高度まで運び、高高度の気象要素の検出を実現します。

測深気球にはいくつかの仕様があり、一般的には重量によって区別され、300グラム、750グラム、1600グラムなどが含まれます。探知高度の要件に応じて異なる仕様が選択されます。気球が重くなるほど、検出高度が高くなります。風船には通常、水素またはヘリウムが充填されています。 1600グラムの風船は、膨らませると地上で直径2.5メートルに達する。高高度では気圧が下がるため、気球はゆっくりと膨張し、最終的には直径8〜11メートルまで爆発します。その様子は壮観です。

また、運搬役としての役割に加え、観測気球の水平変位に基づいて風向や風速も算出します。

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ゾンデ

ゾンデは高高度検知の中核となる部品です。温度、湿度、気圧センサーをはじめ、計測回路、制御（デコード）回路、送信回路、電池などで構成されています。ゾンデは観測気球によって高高度まで運ばれた後、気温、湿度、気圧などの気象データを継続的に収集し、地上のデータ受信レーダーと通信して収集したデータを地上気象観測所に送信します。

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地上受信レーダー

ゾンデを搭載した観測気球が放たれた瞬間から地上受信レーダーによる追跡が始まります。レーダーアンテナは、観測気球が爆発するまで、気球とゾンデが飛ぶ場所を追跡します。また、ゾンデが収集したデータを受け取るために、ゾンデと尋ねたり握手したりする形で通信を続けます。

測深気球の検出プロセス

地上レーダーは作動時に、観測気球のリアルタイム追跡を利用して風測定機能を実現します。観測気球がゾンデを空中に運びます。気球が上昇すると、地上レーダーが照会信号を送信し、ゾンデトランスポンダーが応答信号を送信します。問い合わせ信号と応答信号の各ペア間の時間間隔と信号の方向に基づいて、各瞬間の観測気球の位置、つまり地上レーダーからの直線距離、方位角、仰角を判定できます。そして、風による観測気球の漂い方に基づいて、風向と風速を計算することができます。

同時に、ゾンデはさまざまな高度で収集された温度、湿度、気圧のデータを継続的に地上に送信し、地上データ受信レーダーで受信されます。受信された信号はデコードされ、コンピュータ端末に送信されて表示および描画され、高高度の温度、湿度、気圧、風向、風速の検出が完了します。

気象気球

いつでもどこでもリリースできますか？

実際、気象観測気球の放出には空域の申請が必要であり、どこでも放出できるわけではありません。一般的には、標高の高い気象観測所がある場所でのみ見ることができます。高高度気象観測所の数は地上気象観測所ほど多くありません。地上気象観測所は全国に数万カ所あるが、高高度気象観測所はわずか120カ所しかない。北京には南郊天文台にある高高度気象観測所が一つだけある。

同様に、風船の放出時間もランダムではなく固定されています。あなたの街に高高度気象観測所があれば、北京時間の 01:15、07:15、13:15、19:15 に高高度気球に遭遇できる時間が必ずあります。どんなに天気が悪くても、これらの気象観測所は通常通り営業しています。

気象観測気球の役割

気象観測気球は、高高度での気象条件の変化を制御するための重要な手段です。これはCTスキャナーのようなもので、地上から高高度まで層ごとにスキャンし、2次元から3次元までの観測を実現し、天気予報に豊富な高高度気象データを提供し、予報レベルの向上を促進します。

気象観測気球は南極や青海・チベット高原への科学探検にも何度も登場し、これらの地域の気候変動の総合的な評価にデータを提供してきました。高高度探知は、凧探知、有人気球探知、係留気球探知、そして今日の無線探知を使用して、18 世紀半ばから試みられてきました。高高度検知技術は革新と発展を続けています。今後、この気球は中国の北斗測位ゾンデと連携し、中国人民の祝福と夢を乗せてさらに高く飛んでいくことになる。

終わり

著者: 杜川楊

北京気象台 上級エンジニア（北京天文台）

編集者: グル