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花蓮氣象站施放探空氣球作業照片

高空氣象觀測

| 沿革 | 觀測方法 | 無線電探空儀 | 觀測系統 | 目前現況 |

前言

高空氣象觀測的目的,在於獲取氣象要素(氣壓、氣溫、相對溼度、風向、風速等)在大氣層中地面至30公里高度的垂直分布,以監測大氣的垂直穩定度和天氣系統的內部結構,並提供天氣預報上有關研判天氣系統之移動與發展的參考,對氣象預報工作非常重要;除此之外,高空觀測結果亦能協助飛航之安全、空氣污染物之擴散的參考。

 

高空氣象觀測沿革

本局的高空氣象觀測業務,始於1949年在台北氣象站(今本局地址),施放測風氣球及無線電探空儀,由人工抄收無線電探空儀發送之模爾斯符號所代表的觀測資料;1970年高空氣象觀測作業遷移至板橋市大觀路繼續執行;1971年本局向日本明星(Meisei Co.)公司購置D-55B半自動高空氣象探測系統一套,於1972年3月1日正式上線作業,觀測項目開始同時包含氣壓、氣溫、相對濕度、風向及風速等五要素;1984年7月1日再更新為全自動高空氣象觀測系統,同年七月一日正式啟用迄今,除觀測上述五要素外,亦可同時圖形顯示各要素的垂直分布,待作業結束時自動繪製各種高空圖、列印報表、分析特性層、標準層、自動編送電碼、調整觀測層密度等功能,為啟用當時世界上最先進之高空氣象觀測系統。

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觀測方法

      高空氣象觀測設備的組成,主要為「無線電探空儀」(Radiosonde)與「高空氣象自動觀測系統」(Automatic Upper-air Sounding System);其中「無線電探空儀」自高空氣象觀測站升空,進行探測並發送探測結果,而設置於高空氣象觀測站的「高空氣象自動觀測系統」,則負責接收無線電探空儀的信號並處理成各種氣象資訊。

高空氣象觀測flash動畫示意圖

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高空氣象觀測之追蹤及接收天線照片

接收及追蹤天線

無線電探空儀

  1. 內有氣壓、溫度、濕度(即P.T.U)等感應部,和無線電發射器,探空儀重量視製造商不同約300至500公克,亦有加裝臭氧感應器以探測臭氧含量之專用探空儀。

  2. 無線電探空儀繫在填充氫(氦)氣之高空氣球之下,以每分鐘300至350公尺之速度上升,探測各高度之氣壓、溫度、濕度,每隔1秒或數秒由無線電發射器依序發送觀測信號,由高空氣象自動觀測系統接收。

  3. 各高度之風向及風速,可由高空氣象自動觀測系統之追蹤天線的方位角及仰角的變化,加以計算求得,最新的技術是在無線電探空儀內加裝GPS(全球衛星定位系統)接收部,直接將GPS定位資料無線數位化傳送至高空氣象自動觀測系統,再做計算得出風向及風速,將可提高風向、風速、高度的準確度。

  4. 待升空至30公里左右之高度,由於高空氣球爆破,無線電探空儀亦隨佩掛之降落傘自由落下,而觀測作業亦於此時結束探測階段。

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探空氣球及無線電探空儀照片

 

高空氣象自動觀測系統

  1. 設置於高空氣象觀測站,主要單元有接收及追蹤天線、接收機、天線控制部、信號處理器、觀測作業主電腦等。

  2. 無線電探空儀發射的信號在天線處增益後,由接收機接收,再經信號處理器轉換為數位化之氣壓、溫度、濕度資料,傳送給作業主電腦做儲存及運算。

  3. 天線由系統控制自動追蹤升空之無線電探空儀,作業主電腦並自動紀錄天線之方位角及仰角的變化,計算各高度之風向、風速。

  4. 升空探測過程中,作業主電腦以文字及各種圖形,顯示接收的結果及各氣象要素隨高度的變化,給觀測站做初步分析。

  5. 結束探測階段後,作業主電腦將接收資料、各項計算結果,再處理成為標準層等各種報表,繪製斜溫圖等高空氣象分布圖,並編送氣象電碼,供後續應用。

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高空氣象觀測接收及顯示系統

目前現況

目前,本局台北、花蓮氣象站之高空氣象自動觀測系統,均常態性依據世界氣象組織的規範,每日2次於上午8時(國際標準時0時)及下午8時(國際標準時12時),東沙於上午8時(國際標準時0時)完成探空作業,觀測結果並利用網路或衛星線路,即時傳回本局,再與國際間交換同時之作業結果;遇有劇烈天氣系統(如颱風及梅雨鋒面等)臨近或影響台灣時,前述三氣象站將增加探空作業,且台南及南沙高空觀測系統也會機動性執行觀測作業。

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