宇宙射线之地球对流层剖面量测实验一次台湾大学理工-气象科技研究.PDF

宇宙射線之地球對流層剖面量測實驗 一次臺灣大學理工學生團隊跨領域合作實例 1 2 1 3 3 1 4 林博雄 南智祐 魏瑀潔 朱書寬 石恩 黃偉峻 張權峰 1 臺灣大學大氣科學系 2 臺灣大學梁次震宇宙學與粒子天文物理學研究中心 3 臺灣大學物理學系 4 臺灣大學機械所 摘要 本文說明五位臺灣大學理工科系學生，在一項「宇宙射線之大氣垂直剖面量測實驗」專題中，自 行製作一套宇宙粒子數量計數器重新改寫美國interMet Systems 公司研究型無線電探空儀的接收 軟體、製作更精良的無線電探空儀指向性地面接收天線、製作計數器和探空儀的通連介面與電力 模組、起飛前的地面長距離通訊測試，最後在2015 年 1 月26 日11:42LST 由600g 探空氣球酬載 升空 。i-Met 探空儀所傳送的經緯度高度三維資訊顯示該套設備由台灣大學校總區升空 ，先垂直 爬升後往東飄向南港汐止上空 （約5.7km 高度），抵達貢寮濱海上空時已達12.3 km 高度 ，飛進 太平洋後在距離海岸約27.5km 、16.4km 高度時氣球爆破墜海 。觀測所得的宇宙粒子數量隨高度 變化剖面和英國 10 次Geiger-sonde 的結果接近 ；氣壓和高度的垂直變率吻合大氣穩定度關係， 大氣溫度剖面則顯示0.9~1.2km 高度之間有低雲雲層逆溫現象，第二層逆溫發生在4.4~5.2km 之 間，隨後降溫率約 ~ -0.66℃/100m 。，根據溫度剖面資料顯示該套設備在氣球爆破前尚未進入平 流層，殊為可惜。然而，這一成果充分表徵台灣大學師生在天文物理、大氣科學以及資訊與機械 工程 ，跨領域知識與行動合作 的典範 ，合作過程以動態影片在 Youtube 呈現 (/watch?v=zodmLJJqQI8) 。 關鍵字: 宇宙射線 、無線電探空、跨領域 一、前言: 氣球搭載的無線電探空觀測在全球行之 颱風洪水研究中心均採用Vaisala RS92 探空儀 有年 ，根據歐洲中長期天氣預報中心(ECMWF) 系統，這一現況有利於作業單位和學術界在探 在2015 年7 月所引用的世界氣象組織(WMO) 空資料品管以及系統和耗材支援都有優勢。然 全球電傳系統(GTS)每日的無線電探空資料交 而，Vaisala 探空儀系統目前並沒有開放使用 換分享數量約在640~650 份；這些探空儀以芬 者自行在探空儀上新增感測套件來進行大氣 蘭Vaisala 系列的占有率最高(~50%) ，2015 年 新的參數剖面觀測，目前該公司的臭氧探空儀 台灣地區六處常態性探空站( 中央氣象局的板 (ozonesonde)和探空儀銜接以及臭氧資料下載 橋,花蓮,東沙以及空軍氣象聯隊的馬公,屏東, 都須經由該公司地面接收系統功能性解碼和 綠島) 、陸軍、各大學大氣科學系以及國研院 輸出。美國InterMet Systems 公司自2003 年研 發銷售三種Radiosonde 包括: 氣環境空間經緯度以及宇宙粒子數量。所有過  iMet-1: A complete family of 403 and 程由學生成員克服各種難關( 一年) 最後在 1680 MHz GPS and RDF Radiosondes 2015 年1 月26 日施放並完成觀測，第二章將  iMet-1-RS: Research Radiosonde for 簡述 COS-MET 跨領域製作到測試過程的重點 Ozone and A