氣象氣球是用橡膠或塑料等材料制成球皮，充以氫、氦等比空氣輕的氣體，攜帶儀器升空，進行高空氣象觀測的觀測平臺。氣球充氣后能保持較為穩定的上升或下降速度，實現高空氣象探測。
1900年，法國氣象學家萊昂·泰瑟倫茨·德·博爾特得出結論，大氣必須分為對流層和平流層兩層。到19世紀末，具有良好伸張率的膨脹性橡膠氣球制成，這樣就增加了氣球上升所能達到的高度，擴展了高空探測的范圍。20世紀60年代大型非膨脹性的薄膜塑料氣球在邊界層探測、全球范圍內定高的水平探測以及平流層的探測試驗方面得到日益廣泛的應用。2023年2月，據聯合國網站報道，世界氣象組織17日表示，全世界每天收集的觀測數據數以百萬計，其中包括50多顆衛星從太空發出的數據，400個系泊浮標、1250個漂流浮標和7300艘船舶、約40家中國商飛的4000架飛機、1萬個自動化陸基觀測站，以及近1000個配備無線電探測儀的氣象氣球發出的數據。
氣象氣球每日觀測數據，提供實時信息輸入。測量地面上的壓力、風速、溫度和濕度，高度可達35千米，是地面數據的主要來源。氣象氣球的應用面很廣泛、根據使用要求的不同，氣象氣球的外形、升速(平移或降落)、荷重、可達高度以及顏色是多種多樣的。
簡史
1880年，法國氣象學家萊昂·泰瑟倫茨·德·博爾特（Léon Teisserenc de Bort ）在巴黎國家氣象行政中心的氣象部門開始了他的職業生涯。于1883年、1885年和1887年前往非洲研究地質學和地磁學，并在1892年成為該中心的首席氣象學家。1900年，萊昂·泰瑟倫茨·德·博爾特得出結論，大氣必須分為兩層：對流層，溫度隨高度和時間發生顯著變化，因此會引起天氣變化，平流層，溫度隨著高度和時間的增加而保持相對穩定。
1930年代開發的數據收集和傳輸設備極大地提高了氣象氣球的數據收集能力。開發了包含探測氣壓，濕度和溫度的傳感器的無線電探空儀以及用于將數據發送回氣象學家的無線電發射機。在上升過程中，它將數據傳輸給氣象學家。氣球達到最大高度并爆炸后，附在降落傘上的探空儀下降回到地球。降落傘減慢了下降速度并防止了對人員或財產的傷害。
1958年使用無線電探空儀以來，一年中每天兩次升空地球大氣層，向全球的預報員提供重要的氣象數據。飛行持續兩個小時，然后上升到20英里高。所有900個無線電探空儀在整個旅行過程中每隔幾秒鐘就會將數據發送回氣象專家。
在氣象氣球發展之初，曾應用了充以熱氣或氫氣的紙質或紡織物的球皮。到19世紀末，具有良好伸張率的膨脹性橡膠氣球制成，這樣就增加了氣球上升所能達到的高度，擴展了高空探測的范圍。20世紀60年代大型非膨脹性的薄膜塑料氣球在邊界層探測、全球范圍內定高的水平探測以及平流層的探測試驗方面得到日益廣泛的應用。
2023年2月，據聯合國網站報道，世界氣象組織17日表示，全世界每天收集的觀測數據數以百萬計，其中包括50多顆衛星從太空發出的數據，400個系泊浮標、1250個漂流浮標和7300艘船舶、約40家中國商飛的4000架飛機、1萬個自動化陸基觀測站，以及近1000個配備無線電探測儀的氣象氣球發出的數據。
“幾十年來，氣象氣球一直是全球觀測網絡的重要組成部分，因為這是地面數據的主要來源。”世界氣象組織指出，無線電探測儀附著在自由上升的氣球上，從全球近900個地點同時釋放。超過三分之二的觀測站每天進行兩次觀測，另有100至200個觀測站進行一次觀測。氣球飛行持續約2小時，測量從地面到35千米高空的氣壓、風速、溫度和濕度。在氣球破裂并利用降落傘下落回地面之前，它們可以飛行數公里。世界氣象組織稱，氣象氣球獲取的寶貴信息為全球觀測系統提供了支持，這是過去60年來最成功的國際合作實例之一。
原理構造
氣象氣球用橡膠或塑料制成的球皮，充以氫氣、氮氣等比空氣輕的氣體，能攜帶儀器升空進行高空氣象觀測的觀測平臺。氣球充氣后能保持較為穩定的上升或下降速度，實現高空氣象探測。
分類
氣象氣球一般分膨脹型與非膨脹型。膨脹型氣球可隨大氣壓的降低而自由膨脹，氣球可一直上升到破裂為止。這種氣球一般是在大氣垂直探測中應用；非膨脹型氣球一般在超壓狀態下工作，球皮幾乎無伸縮性。它可以制作定高氣球、系留氣球等使用期較長、負荷較大的氣球。它們通常被用于大氣中的水平探測。
測風氣球
測風氣球氣象上稱小球，用橡膠制作，球皮重約30克，主要用于經緯儀測風或邊界層探空，最大升空高度在10-15公里。
探空氣球
探空氣球用橡膠或氯丁天然橡膠制作，球皮重0.8—2.0千克，攜帶1千克儀器升速為5—6米/秒，最大升空高度可達30公里，是日常高空觀測使用的氣球。
系留氣球
系留氣球進行大氣邊界層探測時可以使用系留氣球。系留氣球的球皮使用橡膠或聚酯薄膜制成，呈流線型氣艇狀。使用纜繩及絞車將其拴住，可控制其在大氣中的飄浮高度。流線型可減少空氣阻力，氣球尾部的水平及垂直尾翼可保持氣球的穩定性。因為系留氣球可以任意停在大氣中某一高度，通過無線電遙測儀器，除可進行溫度、濕度、氣壓、風向、風速等氣象要素觀測外，還用來開展臭氧等大氣污染監測。隨著水平風速的增大，系留氣球升高的傾斜度加大，因此，大風天難以進行觀測。
定高氣球
定高氣球在大氣中保持在等密度面上平穩地隨氣流飄移的氣球，也稱等密度氣球或等容氣球。氣球由塑料制成多層復合膜，耐壓性強，保氣性好。在地面施放時僅部分充氣，升到預定高度時，因球內氣體量不變因而密度不變，保持在一個等密度面上飄行，氣球大小視飛行高度和所帶儀器的重量而定，其直徑小至一米，大至數十米不等，在空中可飄行數天至數月。
大型定高氣球直徑22米，距地高24公里，可攜帶200個探空儀，能接受衛星指令，每隔一定飄浮距離投下一架探空儀，下投的探空儀帶降落傘，觀測數據由無線電信號發到母球，再由母球轉送到衛星，最后由衛星播發到地面站接收。這種與衛星結合的定高氣球稱為母子定高氣球系統，在測量氣團屬性變化和大氣電學特性等方面已廣泛應用。
飛升氣球
飛升氣球從地面施放，以較為平穩的速度升空（300～400米/分鐘）進行垂直探測的氣象氣球，攜帶載荷可重達1～2千克，能升至30千米以上高度。測定風向、風速用的測風氣球，荷重小，氣球也較小，升空速度為100～200米/分鐘，最大升限較低。測云氣球一般采用直徑較小的測風氣球，升速多為100米/分鐘，根據自地面到沒入云底的時間計算云底高度。
平移氣球
平移氣球能保持在某一高度隨風飄浮以進行大氣水平探測的氣象氣球。設法使氣球在某一選定的高度（等密度面）上達到凈舉力為零，使得氣球可在該高度上隨氣流移動進行探測。如高斯特氣球在全球大氣試驗中大量用于赤道等地區的環球飛行。平移氣球又稱為定容超壓氣球，氣球球皮由某種膨脹伸縮極弱的薄膜制成，當氣球達到固定高度后，球內壓力不斷加大，與四周大氣壓力維持一個較高的壓差。當壓差逐漸加大，氣球內氣體密度增高，使氣球的凈舉力達到零，維持氣球在某一等密度面上平移。平移氣球受垂直氣流影響偏離既定等密度面時，會隨大氣垂直方向的湍流作用有所起伏，之后能自動返回預設高度。
洛賓球
洛賓球用于下投式垂直探測的氣球。它是用聚酯薄膜制作的非膨脹型球形超壓氣球，后直徑約1米，裝在火箭前艙，當火箭升至最高點時（約70千米）施放。球皮內裝液體，利用其氣化充氣，充氣后超壓10～20百帕。球內還裝有八面體的角發射器，作為雷達的觀測靶，可使用高精度雷達進行追蹤觀測。氣球上攜帶下投式探空儀，可進行空氣密度、風、溫度和的觀測。氣球內的充氣量要求嚴格，以保持固定的下落速度。
棘面氣球
棘面氣球直徑約2米，專門為雷達追蹤設計的氣象氣球，為非膨脹型，由表面電鍍金屬的聚酯薄膜制成。球面上有數百個突出物（角錐），底直徑7.6厘米、高7.6厘米的椎體突起布滿球面。球的升速很穩定，在風速25米/秒的條件下，在9千米高度以下的升速精度為1米/秒，最大上升高度約18千米。
特殊用途的氣象氣球
平流層氣球
平流層氣球升至平流層高度進行探測的大型氣象氣球。它采用現代定位跟蹤遙控遙測等技術，不同于常規的無線電探空氣球和定高氣球。它所攜帶的儀器能夠在指定地區下投回收。平流層氣球可觀測氣象要素、大氣成分、大氣電、大氣臭氧、太陽輻射，驗證壓-高公式（見大氣運動的平衡狀態）等。平流層氣球具有10～30萬立方米或更大的容積，充氫氣后可以負載100～150公斤的儀器。已具有負載達1000公斤以上的大型氣球。平流層氣球是一種能完成20～40公里或更高的高空探測的觀測平臺。平流層氣球探測主要用于科學試驗研究，它不僅用于大氣成分、臭氧、太陽常數、輻射量等探測，而且還用于高能物理、天文、空間物理等多學科的探測。
串列氣球
串列氣球是用約5米長的繩索將2～3個氣球串列起來。其優點在于，同樣的球重及舉力時，串列氣球比單個氣球所能達到的高度更高。當需要氣球攜帶升空的載荷較重時，可采用串列氣球。
技術應用
氣象氣球每日觀測數據，提供實時信息輸入。收集到的寶貴信息有助于建立計算機預測模型，為氣象學家進行預測和預報風暴提供本地數據，進行氣候監測，并為更好地了解天氣和氣候過程提供研究數據。
氣象氣球測量地面上的壓力、風速、溫度和濕度，高度可達35千米，是地面數據的主要來源。世界氣象組織表示，這些寶貴的信息輸入為全球觀測系統提供了支持，這是過去60年來最雄心勃勃和最成功的國際合作實例之一。?
氣象氣球的應用面很廣泛、根據使用要求的不同，氣象氣球的外形、升速(平移或降落)、荷重、可達高度以及顏色是多種多樣的。
標準規范
2022年10月12日，發布《氣象氣球》標準號：GB/T 41766-2022，該標準實施日期為2023年5月1日。
參考資料 >
氣象氣球.中國大百科全書.2024-12-13
“間諜氣球”引發爭議？世界氣象組織強調氣象氣球的重要性.聯合國新聞.2024-12-13
每天放飛近1000個，為什么氣象氣球對全世界很重要?.騰訊網.2024-12-13
氣象氣球.中國科普博覽.2024-12-13
Léon Teisserenc de Bort法國氣象學家.大英百科全書.2024-12-13
[科普中國]氣象氣球.科普中國網.2024-12-13
“氣象氣球”引關注 世界氣象組織發聲強調其重要作用.央視網.2024-12-13
氣象氣球的歷史.lamscience（泛林科學）.2024-12-13
氣象氣球.中國科普博覽.2024-12-13
氣象氣球規范.全國標準信息公共服務平臺.2024-12-13