直上重霄九-高空急流與探空

潘海濤

乘坐熱氣球不停站，不中途加油環繞地球一週，是航空界內最後的幾個重大挑戰之一。瑞士人Bertran Piccard和英國人Brian Jones在本年三月二十日終於克服困難，乘坐熱氣球隨著副熱帶高空急流東進，在十九天一小時又四十九分鐘航行了四萬二千八百一十公里，成功地環繞地球一週。

高空急流─成功之匙: 熱氣球是依靠風力飄行的，要到一定的目的地就要找到一定方向的氣流。譬如說，在北半球中緯度地區，氣球昇空不久便進入西風帶，會由西向東飄行；但昇到20公里左右時卻改而進入東風帶，氣球又會向西飄回。因此，只需要改變氣球的浮力，升到一定的高度便可以令氣球飄行到目的地。為了達到這個目的，便利用燃燒器發出熱力來改變氣球的浮力，以便升到一定的高度。由於熱氣球只能攜帶有限的燃料，故需要盡量利用大氣層裡的大風區─高空急流，乘風高速東進。

高空急流通常位於九千公尺左右的高度，在冷鋒的後面和暖鋒的前面，從西往東吹。鋒的溫度差異越大則急流速度越高。時速有時可達300公里。高空急流在航空界內的重要性可以從下面例子看出：在冬季當高空急流較強時，航機橫渡大西洋從紐約到巴黎﹝順急流方向﹞的飛行時間可以較回程時﹝逆急流方向﹞快一個半小時。Piccard和Jones在他們的航程中，每天都由氣象專家向他提供最新的天氣圖，以便尋找高空急流，控制氣球的航行。大家可能有興趣知道，這些大氣層的資料又是如何探測得來的呢？無獨有偶，這些供熱氣球導航用的資料原來也主要是利用氣球探測取得的。

高空探測氣球：每當早晨七、八時或下午一、二時之際，香港的市民常常可以看到一個乳白色的大氣球冉冉昇空。氣球下面懸掛著的是一個白色小儀器盒。這是香港天文台京士柏高空氣象觀測站放出的高空探測氣球和無線電探空儀。我們就是利用這些儀器去探測高空氣象情況的。高空探測為很多行業，如大氣科學研究，天氣預報，及航空航天等提供基本的資料。

氣球製造容易，價格便宜；在觀測高度上，又可以起到"承上啟下"的作用，衛星探測的高度太高，而地面上一些探測工具的高度又太低，氣球正合乎"中庸之道"；另一方面，氣球飛行比較平穩，適合作為一個攜帶觀測儀器的工具。由於這種種原因，氣球幾個世紀以來都被積極使用，成了主要的高空探測工具。現在全球大約有一千個高空氣象觀測站，每天定時發放氣球，以取得常規的高空氣象資料。

懸掛在氣球下面的小小無線電探空儀，雖然重量不到500克，卻是一個飛行氣象台。探空儀由氣壓、溫度、濕度感應元件，發射機，全球定位系統(GPS)天線和電源四個部分組成。隨時用發報機把所在高度的氣象資料，包括大小種種變化，傳送到地面。探測風向風速時香港天文台採用最新的GPS測風技術。GPS是一套有24個衛星作高準確度定位的世界性導航系統。這套GPS測風系統的準確度極高，兼且不易受閃電及雷暴等惡劣天氣影響。

高空急流示意圖

﹝文匯報 1999年11月12日﹞