上海在京津冀地区放了一个“超级气球”?足有1000米高!近日,一则有关“超级气球”升空的消息引起广泛关注。
12月21日,解放日报·上观新闻记者向多方求证后,从上海市环境监测中心确认,这个“超级气球”正是该中心和中国电子科技集团第三十八研究所、上海民防办等单位的杰作,于12月15日在河北省望都县升空。
12月15日,“超级气球”缓缓升至1000米高空
比波音客机还长
不仅升空高度惊人,最高可达1200米,“超级气球”还是一个类似汽艇的庞然大物。其体长32米,比波音737-500客机还长了近1米;充满氦气后,体积有1900立方米,可有效承载220公斤左右的重物。
对大多数人而言,“超级气球”外型吸睛,是一个惊艳的存在,但对我国大气科研界而言,它具有更重要的意义:堪称我国大气环境科研装备领域具有突破性的标志性成果,是一把能够破解复杂空气污染成因的新钥匙。
“超级气球”的专业名称是大载荷系留气球,其在大气科研领域的应用,填补了我国大气立体观测领域的技术空白。
“特别是在空气污染研究领域,有了‘超级气球’,就能在上海高空建立一个超级监测站。”上海市环境监测中心总工程师伏晴艳介绍说,过去受制于装备、技术等方面的影响,大气污染物的定点定时观测往往被限制在较低的空间,对边界层高度大气污染物的观测很少,相关研究就缺乏充分的数据。
有了“超级气球”,就能在上海高空建立一个超级监测站
以上海为例,冬天的边界层高度一般可能低至三四百米,夏天有时候就可能抬升至1000米上下,因此,就算在上海中心顶部观测,也有三四百米左右的空间“够”不到。
在全国,类似高度和空间的大气污染物观测“短板”也普遍存在,北京、广州、深圳等地为数不多的观测高塔平均高度也不过三四百米。
为突破“短板”,科研界想了不少办法,比如激光雷达、卫星遥感,又或者放载荷气球、让飞机搭载观测设备,但这些方式都有一个“毛病”——不够稳定,很难持续、精准地取得一个定点的观测数据,而且大多数载荷气球搭载能力有限,许多“笨重”的先进仪器上不了天。
“超级气球”出现后,从300米到1000米,都在其监测范围内,基本覆盖了每日大气层的高度变化区域,弥补了在大气边界层高度长时间定点连续稳定观测的空白。目前,“超级气球”可以胜任最高1200米的大气污染观测任务。
庞然大物很“内秀”
如果解剖这只“超级气球”,会发现更多内在惊喜。
如此庞然大物,如何保证其在高空的稳定性?
一方面靠与地面连接的多功能缆绳,可以承受近10吨的张力;另一方面受益于独特的流线型设计,“超级气球”不为大风所动,气球配置的副气囊,还可以调节球内气体,让球体在高空基本实现动态平衡。
只有220公斤的“行李份额”,如何配置这些精密仪器,才能让观测效率最大化?
通过“斤斤计较”,科研工作者最终把这些关键仪器放上了气球:常规“六要素”(二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM2.5、总挥发性有机物)实时观测仪器、气溶胶化学组分实时观测仪器(气溶胶质谱、粒径谱、黑炭和颗粒物计数等),以及气象要素观测仪器(风速、风向,温度、湿度、气压等)。
这背后,科研团队连续攻克了高空与地面不间断供电、数据实时传输、倒挂式颗粒物采样气路设计等多重技术难关。
12月15日凌晨,上海市环境监测中心的技术人员在现场调试“超级气球”要携带的仪器
12月15日初战告捷后,最新的“战报”已经传回上海。根据大气污染物化学组分和气象参数垂直探空曲线的变化,科研人员初步判断,12月15日,监测点位600米和800米上空存在污染物的高空传输。
伏晴艳以12时的PM2.5实时浓度数据为例,200米高度的实时浓度在100微克/立方米左右,按理说,越是往上空走,浓度越小,但在600米高度,实时浓度却不降反升;接近800米时,甚至达到约50微克/立方米,“这印证了污染物的高空传输,而非只是本地污染的累积。”
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