“极目一号“创造了同类系留气球高空科学观测的世界纪录 , 上升到7003米 。
中科院院士、第二次青藏科考首席科学家姚檀栋这样介绍此次高空观测创造的世界纪录:“‘极目一号’系留气球能够上到7千米 , 去测大气中的水汽稳定同位素 , 这在世界上是第一次 , 在青藏高原的观测则有着更特殊的意义 。 ”
“这个地区是西风和季风相互作用的地区 , 而纳木错地区又是西风和季风相互作用的一个转换地区 。 之前我们对于整个亚洲水塔(“亚洲水塔”指的是以青藏高原为主体的世界第三极 , 有众多的高山山脉 , 分布着除南北极之外最大的冰川群 , 滋润了数量众多的河流和湖泊 。 )的水汽来源 , 对季风和西风起多大作用 , 都不是很清楚 。 通过将系留气球至少上升到7千米观测出的大气中水汽稳定同位素值 , 我们发现这种水汽的输送是从东南方向来的 。 这实际上超出传统上我们对印度季风输送高度的认识 , 在科学上肯定是新的发现 。 ”
系留气球在纳木错地区进行科考
(图片来源:中科院空天信息研究院浮空器研发中心张泰华摄影)
系留气球最适合用于高原高空气象观测
系留气球给青藏科考带来的技术突破是显而易见的 。
之前 , 在高原地区的垂直剖面气象观测一直是一个难题 。 科考队员冒着严重高原反应的风险 , 使用牦牛将科研仪器驮到高原不同的高度进行观测 , 这种方法受山地地形所限 , 所获取的数据无论是时间和空间上都比较分散 。
而且使用“肩扛牛驼”的方法 , 即使将仪器设备带到较高海拔地点 , 仍然无法消除地表影响 , 以至于无法获得相关海拔高度水汽同位素和黑炭等大气成分的真实含量和变化 , 地面非接触测量设备的测量误差远远超出了相关组分的变化幅度 。 据说 , 牦牛到了海拔6500米 , 再往高处就“打死也不走了”!
牦牛表示:这个锅我不背……(图片来源:veer图库)
同是高空观察系留气球行直升机为啥不行?
系留气球本次主要用于垂直剖面气象观测 , 即在同一地点不同高度分别驻留一段时间 , 采集气象参数 , 分析气象参数在该点不同高度的变化趋势 。
对于这类任务 , 理论上我们也可以使用直升机进行观测 。 但是目前可以使用的高原型直升机表现最好的是军用直18 , 最大极限升限为9000m 。 但如果要在青藏
高原地区进行高空气象观测 , 必须搭载超过100公斤的科学仪器 , 而且要长时间定点悬停采集数据 , 这对直升机来说要求就太高了 。
直18(AC313军用版)
(图片来源http://military.people.com.cn/n/2015/0202/c1011-26493171.html,2015-2-2.)
直升机飞行高度有限和它特殊的飞行方式有关 , 主要依靠桨叶在发动机的工作带动下旋转向下压缩空气而获得升力 。 当产生的升力大于直升机总重时 , 直升机就可以成功起飞 。 而高原地区海拔高 , 空气稀薄 , 此时直升机桨叶向下压缩空气时的效率将会下降 , 直升机飞行性能自然也明显下降 。
不使用直升机进行科考观测 , 更重要的原因在于直升机的工作方式对周围气流产生了较大的扰动 , 这样就会干扰到气象数据的采集 。 而使用系留气球观测 , 本身没有发动机之类的动力 , 对周围环境的影响几乎可以忽略不计 , 特别适合高空垂直剖面气象参数观测的任务 。
系留气球和船一样会“停泊”
系留气球是依靠浮力升空的 , 载重要求越高 , 升空高度越高 , 系留气球的体积就越大 。
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