作为综合气象观测系统的重要组成部分，探空气球是人类研究平流层的重要工具，在气象学发展、天气预报、气候监测工作中起到了重要作用。
探空气球，顾名思义，就是用来探测天空的气球，可获取从地面到几十公里高空的大气参数。探空气球作为一个载体，携带探空仪升空，在上升过程中，探空仪测定不同高度和经纬度的温度、气压、空气湿度等气象数据，并将其通过无线电信号发回地面。目前，高空气象探测主要方法有气球探测、气象飞机探测、无线电探空和测风、气象雷达探测、气象火箭探测、气象卫星探测等。世界各国目前进行高空气象观测的手段主要包括卫星、飞机、地面雷达和探空系统等，并相互结合以期获得最准确的气象数据。其中，只有探空气球能够升到高空直接“搭脉”气象环境，堪称高空气象环境中的“医者”。其获得的“诊疗数据”通常被认为是最准确的，因此在大气遥感观测真实性检验和校准检验中发挥着无可替代的基准作用。而且，探空气球具有成本低、相对载重量大、飞行时间长、携带仪器姿态稳定等优点，其升放过程受地域和气候因素影响相对较小，获取的观测数据资料精度高、用时短。
进入卫星测量时代，探空气球依然必不可少。探空气球是实地观测，代表了最真实的大气状况。卫星通过反演的云图自上而下观测廓线，得到的结果往往包含了整层大气的数据，比如卫星资料里对流层温度和平流层温度虽然通过不同通道获取，但是实际温度资料里包含了大量的其他层次的信号。对流层温度信号一直有其他信号夹杂其中。同理，平流层温度信号也包含了大量的对流层温度，并不能准确地反映某个层次的真实情况。如果用这样的温度序列分析长期趋势，则会低估温室效应造成的对流层增暖效应和平流层降温效应。直到今天，探空气球仍是高空气象最主要的直接探测方式。制作气球的原料一般是天然橡胶乳胶，它在一个方向上的伸展可以超过500%。橡胶气球自重一般在几百克，探空仪重量一般也在1千克以内，单人手持就可升放。气球升放时的水平直径大约为1.5米，垂直高度约两米，在高空中的爆破直径达8米至9米。
至此，探空气球与普通气球仍然没有实质区别。但其实，探空气球下面悬挂的探空仪和地面测风雷达才是核心所在，他们共同构成这个高空“医者”的“听诊器”。探空仪器可探测大气温度、湿度和大气压等参数，同时地面雷达根据探空仪器的位置计算高度、升速、水平风速风向等信息。我国从1959年开始应用高空探空系统，几代系统的主要差别在“听诊器”上。最早应用的高空59-701探空系统由P波段二次测风雷达和机械式探空仪配套使用。从2002年开始，中国气象局逐渐将高空探空系统升级为L波段探测系统，该系统由L波段二次测风雷达和GTS1型数字探空仪配套使用，其工作性能较稳定，功能更齐全，操作易掌握，且自动化程度高。在气球升放以后，雷达操作、跟踪与数据观测便会同时进行，而气球通常能上升到3万米高空，在整个过程中，探空气球就犹如一个CT扫描仪，从低空到高空进行逐层扫描，把不同高度和经纬度的温度、气压、空气湿度、风向风速等数据通过信号发回地面，从而获得关键的气象要素值。
充入气球的氢气/氦气量，决定气球探测的高度。充入的气体越多，气球升速越快，但达到膨胀极限的高度也越低，在破裂之前探测的高度也低。当然，气象站对探测高度和升空速度（探测时效）有规定，需按照操作规范使用探空气球。从离开工作人员手中的那一瞬间起，雷达实时跟踪气球。气球时而水平飘移，时而向上运动，飞越1万米、2万米，甚至3万米，最高可达4.5万米。在上升过程中，气球会穿越云层，遇到水滴、冰晶，也会穿越风区，所处位置的温度、湿度、气压、风向、风速等也在不断地变化。每隔1秒，探空气球就把高空测得的气象要素数据反馈回地面雷达，雷达会将这些信息传送给气象站值班室内的电脑，预报员根据这些要素就能判断出未来的天气状况或者重大天气过程，如风大小、降雨等天气过程的生成和发展趋势。
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中国气象局于2020年6月12日印发《防雷与升放气球安全专项整治三年行动实施方案》。《方案》要求，
健全安全责任体系，推动地方政府依法履行防雷监管职责，加强雷电灾害防御组织管理，进一步明确落实防雷安全重点单位、雷电防护装置检测资质单位和升放气球资质单位的主体责任。
提升风险管控能力，严格规范行政审批行为，划分雷电易发区域及其防范等级，健全隐患自查自改闭环管理机制，持续、深入开展防雷与升放气球安全风险和隐患排查整治工作。
按照国务院“放管服”改革需要，健全法规标准体系，推动地方气象部门出台特色规章制度，不断完善安全标准体系，为强化防雷与升放气球安全监管提供有力的法规支撑。
强化安全监管能力建设，加强气象执法队伍和安全监管队伍建设，严格执行行政执法“三项制度”，严格按照标准实施安全监管和检查，积极推动气象执法纳入综合执法体系，加快防雷减灾管理平台建设，健全行业规则和行为规范，提升行业自律水平。
广泛开展安全科普宣传进企业、进农村等“五进”活动，提高公众安全意识、法治意识、责任意识、防护意识。
三年行动从今年6月至2022年12月，共分动员部署、排查整治、集中攻坚、巩固提升四个阶段。
来源 | 中国气象报
