Das UFO, das oft am Himmel zu sehen ist, könnte dies sein!

In letzter Zeit ist der Einsatz unbemannter Luftschiffe für wissenschaftliche Forschungszwecke, beispielsweise in der Meteorologie, ein heißes Thema geworden. Dieser „wandernde“ Ballon ist ein Stethoskop in 10.000 Metern Höhe – ein Wettersondierungsballon. Es wird oft mit einem UFO verwechselt, doch Meteorologen nennen es liebevoll „Dabai“ und die höchste Bewertung für es lautet „mutiger und furchtloser Höhenforscher“.

Ein meteorologischer Messballon ist ein Gerät, das in der Meteorologie verwendet wird, um meteorologische Elemente wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Windrichtung und Windgeschwindigkeit vom Boden bis zu einer Höhe von 35 km zu erfassen. Wie also bewältigt es die Mission der Höhenerkennung?

Zusammensetzung des meteorologischen Sondierungssystems und Funktionen der einzelnen Abteilungen

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Wetterballon

Der Sondierungsballon ist Träger der gesamten Ortungsausrüstung. Wie eine Trägerrakete befördert es das Höhenmessgerät mit einer Geschwindigkeit von 6–8 m/s in große Höhen, um die Erkennung meteorologischer Elemente in großen Höhen zu ermöglichen.

Es gibt mehrere Spezifikationen für Sondierungsballons, die im Allgemeinen nach Gewicht unterschieden werden, darunter 300 Gramm, 750 Gramm, 1600 Gramm usw. Je nach den unterschiedlichen Anforderungen an die Erfassungshöhe werden unterschiedliche Spezifikationen ausgewählt. Je schwerer der Ballon, desto höher die Erfassungshöhe. Ballons sind normalerweise mit Wasserstoff oder Helium gefüllt. Ein 1600 Gramm schwerer Ballon kann nach dem Aufblasen am Boden einen Durchmesser von 2,5 Metern erreichen. Wenn der Luftdruck in großen Höhen abnimmt, dehnt sich der Ballon langsam aus und explodiert schließlich auf einen spektakulären Durchmesser von 8 bis 11 Metern.

Darüber hinaus dient er nicht nur als Träger, sondern berechnet auch anhand der horizontalen Verschiebung des Messballons die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit.

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Sonde

Die Sonde ist die Kernkomponente der Höhenortung. Es besteht aus Temperatur-, Feuchtigkeits- und Luftdrucksensoren sowie Messschaltungen, Steuerschaltungen (Dekodierschaltungen), Sendeschaltungen und Batterien. Nachdem die Sonde von einem Höhenforschungsballon in große Höhen getragen wurde, sammelt sie kontinuierlich Wetterdaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck und kommuniziert mit dem Datenempfangsradar am Boden, um die gesammelten Daten an die Bodenwetterstation zurückzusenden.

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Bodenempfangsradar

Das Bodenradar beginnt mit der Verfolgung, sobald der Höhenmessballon mit der Sonde losgelassen wird. Die Radarantenne verfolgt den Flug des Ballons und der Sonde, bis der Messballon explodiert. Es kommuniziert außerdem ständig mit der Sonde, indem es sie bittet und ihr die Hand schüttelt, um die von der Sonde erfassten Daten zu erhalten.

Der Prozess der Sondierungsballonerkennung

Bei der Arbeit nutzt das Bodenradar die Echtzeitverfolgung des Höhenforschungsballons, um die Windmessfunktion zu realisieren. Der Sondierungsballon trägt die Sonde in die Luft. Während der Ballon aufsteigt, sendet das Bodenradar ein Anfragesignal aus und der Sondentransponder sendet als Antwort ein Antwortsignal. Basierend auf dem Zeitintervall zwischen jedem Paar von Anfrage- und Antwortsignalen und der Richtung der Signale kann die Position des Höhenforschungsballons zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden, d. h. seine geradlinige Entfernung vom Bodenradar, sein Azimut und seine Elevation. Anschließend können anhand der Drift des Sondierungsballons mit dem Wind die Windrichtung und -geschwindigkeit berechnet werden.

Gleichzeitig sendet die Sonde kontinuierlich die in unterschiedlichen Höhen erfassten Temperatur-, Feuchtigkeits- und Luftdruckdaten zurück zur Erde, wo sie vom Bodendatenempfangsradar empfangen werden. Die empfangenen Signale werden dekodiert und zur Anzeige und Zeichnung an das Computerterminal übertragen, wodurch die Erfassung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Windrichtung und Windgeschwindigkeit in großen Höhen abgeschlossen wird.

Wetterballon

Kann es jederzeit und überall veröffentlicht werden?

Tatsächlich ist für das Steigenlassen von Wettersondierungsballons ein Antrag auf einen bestimmten Luftraum erforderlich, und sie können nicht überall steigen gelassen werden. Im Allgemeinen sind sie nur an Orten mit hochgelegenen Wetterstationen zu sehen. Die Zahl der Höhenwetterstationen ist nicht so groß wie die der Bodenwetterstationen. Es gibt im ganzen Land Zehntausende von Bodenwetterstationen, aber nur 120 Höhenwetterstationen. Peking verfügt nur über eine Höhenwetterstation, die sich am Nanjiao-Observatorium befindet.

Ebenso ist der Zeitpunkt des Ballonstarts nicht zufällig, sondern festgelegt. Wenn es in Ihrer Stadt eine Höhenwetterstation gibt, besteht immer die Möglichkeit einer Begegnung mit einem Höhenballon um 01:15, 07:15, 13:15 und 19:15 Uhr Pekinger Zeit. Egal wie schlecht das Wetter ist, diese Wetterstationen sind wie gewohnt geöffnet!

Die Rolle von Wetterballons

Meteorologische Sondierungsballons sind ein wichtiges Mittel zur Kontrolle der wechselnden Wetterbedingungen in großen Höhen. Es funktioniert wie ein CT-Scanner, der vom Boden bis in große Höhen Schicht für Schicht scannt und so eine zweidimensionale bis dreidimensionale Beobachtung ermöglicht, umfangreiche meteorologische Höhendaten für die Wettervorhersage liefert und zur Verbesserung der Vorhersagequalität beiträgt.

Auch bei wissenschaftlichen Expeditionen in die Antarktis und zum Qinghai-Tibet-Plateau kamen bereits häufig meteorologische Sondierungsballons zum Einsatz, die Daten für eine umfassende Beurteilung des Klimawandels in diesen Regionen liefern. Seit Mitte des 18. Jahrhunderts wird versucht, Höhen zu orten. Dabei kommen Drachen, bemannte Ballons und Fesselballons zum Einsatz, und heute wird auch die Radiosondierung eingesetzt. Die Technologie zur Höhenerkennung wurde kontinuierlich weiterentwickelt und erneuert. In Zukunft wird dieser Ballon in Zusammenarbeit mit der chinesischen Beidou-Ortungssonde immer höher fliegen und den Segen und die Träume des chinesischen Volkes tragen.

ENDE

Autor: Du Chuanyao

Leitender Ingenieur, Meteorologisches Observatorium Peking (Beijing Observatory)

Herausgeber: Guru