Метеорологический шар , также известный как зондирующий шар , представляет собой шар (в частности, тип высотного шара ), который несет приборы в стратосферу для отправки обратно информации об атмосферном давлении , температуре , влажности и скорости ветра с помощью небольшого одноразового измерительного устройства, называемого радиозондом . Чтобы получить данные о ветре , их можно отслеживать с помощью радара , радиопеленгатора или навигационных систем (таких как спутниковая система глобального позиционирования , GPS). Воздушные шары, предназначенные для нахождения на постоянной высоте в течение длительных периодов времени, известны как трансзонды . Метеорологические шары, которые не несут комплект приборов, используются для определения ветров на верхних уровнях и высоты облачных слоев. Для таких шаров теодолит или тахеометр используется для отслеживания азимута и высоты шара , которые затем преобразуются в расчетную скорость и направление ветра и/или высоту облаков, в зависимости от применимости.
Метеорологические шары запускаются по всему миру для наблюдений, используемых для диагностики текущих условий, а также для прогнозирования погоды людьми-синоптиками и компьютерными моделями . От 900 до 1300 мест по всему миру производят регулярные запуски, два или четыре раза в день. [1] [2] [3] [4]
Одним из первых, кто использовал метеозонды, был французский метеоролог Леон Тейссеранк де Борт . Начиная с 1896 года он запустил сотни метеозондов из своей обсерватории в Траппе , Франция. Эти эксперименты привели к его открытию тропопаузы и стратосферы . [ 5] Трансзонды, метеозонды с приборами, предназначенными для того, чтобы оставаться на постоянной высоте в течение длительных периодов времени, чтобы помочь диагностировать радиоактивный мусор от атомных осадков, были испытаны в 1958 году. [6] Бум технологий беспилотников привел к разработке метеорологических беспилотников с конца 1990-х годов. [7] Они могут начать заменять воздушные шары как более конкретное средство для переноски радиозондов. [ 8]
Воздушный шар сам по себе создает подъемную силу и обычно изготавливается из очень гибкого латексного материала, хотя может использоваться и хлоропрен . Устройство, которое выполняет фактические измерения и радиопередачи, висит на нижнем конце струны и называется радиозондом . Специализированные радиозонды используются для измерения определенных параметров, таких как определение концентрации озона .
Воздушный шар обычно заполнен водородом , хотя гелий — более дорогой, но тем не менее жизнеспособный вариант — также часто используется. Скорость подъема может контролироваться количеством газа, которым заполнен воздушный шар. Метеорологические шары могут достигать высоты 40 км (25 миль) и более, ограничиваясь уменьшающимся давлением, заставляющим воздушный шар расширяться до такой степени (обычно в соотношении 100:1), что он распадается. В этом случае комплект инструментов обычно теряется, [9] хотя парашют может быть использован для помощи в извлечении инструмента. Выше этой высоты для подъема инструментов наверх используются зондирующие ракеты , а для еще больших высот используются спутники.
Метеорологические шары запускаются по всему миру для наблюдений, используемых для диагностики текущих условий, а также прогнозистами и компьютерными моделями для прогнозирования погоды . От 900 до 1300 мест по всему миру производят регулярные выпуски, два или четыре раза в день, обычно в 00:00 UTC и 12:00 UTC. [1] [2] [3] [4] Некоторые учреждения также будут делать случайные дополнительные специальные выпуски, когда метеорологи определяют, что есть необходимость в дополнительных данных между 12-часовыми регулярными запусками, за время которых в атмосфере может многое измениться. Военные и гражданские правительственные метеорологические агентства, такие как Национальная метеорологическая служба в США, обычно запускают шары, и по международным соглашениям почти все данные предоставляются всем странам.
Существуют также специализированные применения, такие как интересы авиации, мониторинг загрязнения, фотография или видеосъемка, а также исследования. Примерами являются пилотные шары (Pibal). Программы полевых исследований часто используют мобильные пусковые установки с наземных транспортных средств, а также с кораблей и самолетов (обычно сбрасываемые зонды в этом случае). В последние годы метеозонды также использовались для рассеивания человеческого пепла на больших высотах. Метеозонд также использовался для создания вымышленного существа «Ровер» во время производства телесериала 1960-х годов « Заключенный» в Портмейрионе, Гвинед, Северный Уэльс, Великобритания в сентябре 1966 года. Это было сохранено в дальнейших сценах, снятых в MGM Borehamwood UK в 1966–67 годах. [10]
Хотя прогнозирование погоды все больше зависит от спутников и радиолокационных технологий, оно по-прежнему в значительной степени связано с использованием метеорологических шаров. Эти устройства, запускаемые с тысяч станций по всему миру, поднимаются в атмосферу для сбора метеорологических данных. Например, Соединенные Штаты ежегодно выпускают около 76 600 шаров, а Канада — 22 000. [11]
Метеорологические шары, достигнув высоты около 35 километров, лопаются, высвобождая свои приборы и латексный материал, из которого они сделаны. Хотя приборы часто извлекаются, латекс остается в окружающей среде, представляя значительную угрозу для морских экосистем. Исследования показали, что значительная часть метеозондов в конечном итоге оказывается в океане. Например, один австралийский исследователь собрал более 2460 обломков метеозондов с Большого Барьерного рифа , подсчитав, что до 300 шаров в неделю могут быть выпущены в морскую среду. Это воздействие на окружающую среду подчеркивает необходимость устойчивых альтернатив в сборе метеорологических данных. [11]
Ученые и экологи выразили обеспокоенность по поводу воздействия метеозондов на окружающую среду. Латексный материал, который может сохраняться в океане в течение длительного времени, может нанести вред морской жизни, включая морских черепах , птиц и рыб. Усилия по минимизации воздействия метеозондов на окружающую среду включают разработку биоразлагаемых материалов и улучшенных методов восстановления. Однако постоянная зависимость от метеозондов для получения метеорологических данных ставит под сомнение необходимость в точных прогнозах погоды и экологической устойчивости. [11]
