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気象観測気球は、測深気球とも呼ばれ、成層圏に計器を搭載し、ラジオゾンデと呼ばれる小型の使い捨て測定装置を使用して気圧、温度、湿度、風速に関する情報を送信する気球（具体的には高高度気球の一種）である。風のデータを取得するために、気球はレーダー、無線方向探知、またはナビゲーション システム（衛星ベースの全地球測位システム（GPS）など）によって追跡される。一定高度に長時間留まるように設計された気球は、トランスゾンデと呼ばれる。計器パックを搭載していない気象観測気球は、上層の風や雲層の高さを測定するために使用される。このような気球では、セオドライトまたはトータル ステーションを使用して気球の方位角と仰角を追跡し、必要に応じて推定風速と風向および/または雲の高さに変換される。
気象観測気球は、現在の気象状況を診断するための観測や、気象予報士やコンピュータモデルによる気象予報のために世界中で打ち上げられています。世界中の900〜1,300か所で、1日2〜4回の定期的な気球打ち上げが行われています。[1] [2] [3] [4]
歴史
気象観測気球を最初に使用した人物の一人は、フランスの気象学者 レオン・テセラン・ド・ボルトである。1896年から、彼はフランスのトラップにある彼の観測所から何百もの気象観測気球を打ち上げた。これらの実験は、彼の対流圏界面と成層圏の発見につながった。[5] 原子核の降下物による放射性残骸の診断を助けるために、一定高度に長時間留まることを目的とした計測機器を備えた気象観測気球、トランスオゾンデは、1958年に実験された。[ 6] ドローン技術のブームは、1990年代後半から気象ドローンの開発につながった。[7] これらは、ラジオゾンデを運ぶためのより具体的な手段として、気球に取って代わるようになるかもしれない。[8 ]
材料と設備
気球自体が揚力を生み出し、通常は非常に柔軟なラテックス素材で作られていますが、クロロプレンが使用されることもあります。実際の測定と無線送信を行うユニットは、紐の下端に吊り下げられており、ラジオゾンデと呼ばれます。オゾン濃度の測定など、特定のパラメータを測定するために、特殊なラジオゾンデが使用されます。
気球には通常水素が充填されるが、ヘリウムガス（より高価だが実行可能な選択肢）もよく使用される。上昇率は気球に充填するガスの量によって制御できる。気象観測気球は高度40km（25マイル）以上まで到達することができるが、圧力の減少によって気球が膨張しすぎて（通常は100:1の係数で）崩壊してしまうため、高度が制限される。この場合、機器一式は通常失われるが、[9]パラシュートを使用して機器を回収できる場合がある。その高度を超えると、機器を運ぶために観測ロケットが使用され、さらに高い高度では衛星が使用される。
打ち上げ時間、場所、用途
気象観測気球は、現在の状況を診断するための観測のため、また人間の予報士や天気予報用のコンピュータモデルのために世界中で打ち上げられている。世界中の900から1,300か所で、通常0000 UTCと1200 UTCに、1日2回または4回、定期的な放出が行われている。[1] [2] [3] [4]施設によっては、大気の状態が大きく変化する可能性がある12時間の定期放出の間に気象学者が追加データが必要であると判断した場合、時折補足的な特別放出を行うこともある。軍や、米国の国立気象局などの民間の政府気象機関が通常気球を打ち上げ、国際協定により、ほぼすべてのデータがすべての国と共有される。
航空関連、汚染監視、写真撮影やビデオ撮影、研究などの特殊な用途も存在する。例としては、パイロット気球（ピバル）がある。フィールド調査プログラムでは、陸上車両や船舶、航空機（この場合は通常ドロップゾンデ）からの移動式発射装置がよく使用される。近年では、高高度で遺灰を散布するために気象気球が使用されることもある。気象気球は、1966年9月にイギリス北ウェールズのグウィネズ、ポートメイリオンで行われた1960年代のテレビシリーズ「プリズナー」の制作中に、架空の存在「ローバー」を作成するためにも使用された。これは、1966年から67年にかけてMGMボアハムウッドUKで撮影された他のシーンにも引き継がれた。[10]
環境問題
気象予報は衛星やレーダー技術への依存度が高まっていますが、気象観測気球の使用も依然として大きな割合を占めています。世界中の何千もの観測所から打ち上げられるこれらの装置は、気象データを収集するために大気圏に上昇します。たとえば、米国では年間約76,600個の気球が打ち上げられ、カナダでは22,000個の気球が打ち上げられています。[11]
気象観測気球は高度約35キロメートルに達すると破裂し、機器と材料であるラテックスが放出される。機器は回収されることが多いが、ラテックスは環境に残り、海洋生態系に大きな脅威を与える。研究によると、気象観測気球のかなりの部分が最終的に海に流れ着くことがわかっている。例えば、あるオーストラリアの研究者はグレートバリアリーフから2,460個以上の気象観測気球の残骸を収集し、1週間に最大300個の気球が海洋環境に放出されている可能性があると推定している。この環境への影響は、気象データ収集における持続可能な代替手段の必要性を強調している。[11]
科学者や環境保護論者は気象観測気球の環境への影響について懸念を表明している。長期間海中に残留する可能性のあるラテックス素材は、ウミガメ、鳥、魚などの海洋生物に害を及ぼす可能性がある。気象観測気球の環境への影響を最小限に抑えるための取り組みには、生分解性素材の開発や回収方法の改善などがある。しかし、気象データのために気象観測気球に依存し続けることは、正確な天気予報の必要性と環境の持続可能性のバランスを取ることを困難にしている。[11]
参照
参考文献
- ^ ab “NWS factsheet”. 2016年2月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ab 「天気の事実: ラジオゾンデ | weatheronline.co.uk」。www.weatheronline.co.uk 。 2023年4月6日閲覧。
- ^ ab “Observations - Data - Modelling”. public.wmo.int . 2015年12月1日. 2023年12月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月6日閲覧。
- ^ ab WeatherSTEM. 「Upper-Air Observations」. WeatherSTEM . 2023年4月6日閲覧。
- ^ ヒュー・チザム編、 （1922年）。。ブリタニカ百科事典(第 12 版)。ロンドンとニューヨーク: ブリタニカ百科事典社。
- ^ スタッフ (1958年2月). 「チーフ特別プロジェクトセクション: レスター・マクタ博士」(PDF)。米国気象局。pp . 39–41。 2017年3月3日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2012年4月21日閲覧。
- ^ Holland, GJ; Webster, PJ; Curry, JA; Tyrell, G.; Gauntlett, D.; Brett, G.; Becker, J.; Hoag, R.; Vaglienti, W. (2001 年 5 月 1 日)。「エアロゾンデ ロボット航空機: 環境観測の新しいパラダイム」。米国気象学会紀要。82 ( 5): 889–902。Bibcode :2001BAMS...82..889H。doi : 10.1175 /1520-0477(2001)082<0889:TARAAN>2.3.CO; 2。ISSN 0003-0007 。
- ^ 「ドローンが気象観測気球に代わる日も近い」www.outlookindia.com/ 2022年6月8日2022年11月7日閲覧。
- ^ ダバート、WF;シェルホーン、R;コール、H;パウクネン、A;ホーハマー、J;アンティカイネン、V (2003)。 「ラジオゾンデ」（PDF）。エルゼビア サイエンス ダイレクト。
- ^ ポール・デイヴィス、スティーブン（2002年）。『囚人ハンドブック』ロンドン：パンブックス。ISBN 978-0-230-53028-7。
- ^ abc Magazine、Hakai（2024年10月11日）。「天気予報は海洋生物にとって致命的」Hakai Magazine 。 2024年10月14日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには気象観測気球に関連するメディアがあります。
- カナダと米国の大気観測 – ワイオミング大学
- 空気より軽いガスを使った気球の浮上 アーカイブ 2014年2月24日ウェイバックマシン– ハワイ大学
- 嵐の中での計器付き気球の打ち上げ例 – NSSL
- 連邦気象ハンドブック第3号 - ラウィンゾンデとピバル観測
- 凧と風船 – NOAA 写真ライブラリ
- NASA 気球プログラム オフィス – バージニア州ワロップス飛行施設
- 国立科学デジタル図書館: 気象気球 - 中学校向け授業計画
- パイロット気球観測セオドライト – マーティン・ブレナー、CSULB
- StratoCat – 科学研究、軍事分野、航空宇宙活動における成層圏気球の使用に関する歴史的再編プロジェクト
- 世界中のすべての高層気象観測所の WMO スプレッドシート (2008 年 9 月の位置を改訂)