radiosonda

Una radiosonda es un instrumento de telemetría alimentado por batería que se transporta a la atmósfera, generalmente mediante un globo meteorológico , para medir diversos parámetros atmosféricos y transmitirlos por radio a un receptor terrestre. Las radiosondas modernas miden o calculan las siguientes variables: altitud , presión , temperatura , humedad relativa , viento (tanto velocidad como dirección ), lecturas de rayos cósmicos a gran altitud y posición geográfica ( latitud / longitud ). Las radiosondas que miden la concentración de ozono se conocen como ozonosondas. ^{[ 1 ]}

Las radiosondas pueden operar a una frecuencia de radio de 403 MHz o 1680  MHz. Una radiosonda cuya posición se rastrea durante su ascenso para proporcionar información sobre la velocidad y dirección del viento se denomina radiosonda (o "radar de viento"). ^{[ 2 ] [ 3 ]} La mayoría de las radiosondas tienen reflectores de radar y, técnicamente, son radiosondas. Una radiosonda que se lanza desde un avión y cae, en lugar de ser transportada por un globo, se denomina radiosonda de caída . Las radiosondas son una fuente esencial de datos meteorológicos , y cientos de ellas se lanzan diariamente en todo el mundo.

Los primeros vuelos con instrumentos aerológicos se realizaron en la segunda mitad del siglo XIX con cometas y meteógrafos , dispositivos que registraban la presión y la temperatura y cuyos datos se recuperaban tras el experimento. Esto resultó complicado, ya que las cometas estaban sujetas al suelo y eran muy difíciles de maniobrar con vientos fuertes. Además, la medición de la altitud se limitaba a niveles bajos debido a la sujeción al suelo.

Gustave Hermite y Georges Besançon , de Francia, fueron los primeros en 1892 en usar un globo para volar el meteógrafo. En 1898, Léon Teisserenc de Bort organizó en el Observatorio de Meteorología Dinámica de Trappes el primer uso diario regular de estos globos. Los datos de estos lanzamientos mostraron que la temperatura disminuía con la altura hasta cierta altitud, que variaba con la estación, y luego se estabilizaba por encima de esta altitud. El descubrimiento de la tropopausa y la estratosfera por parte de De Bort fue anunciado en 1902 en la Academia Francesa de Ciencias. ^{[ 4 ]} Otros investigadores, como Richard Aßmann y William Henry Dines , trabajaban en la misma época con instrumentos similares.

En 1924, el coronel William Blaire del Cuerpo de Señales de los Estados Unidos realizó los primeros experimentos primitivos con mediciones meteorológicas desde un globo, aprovechando la dependencia de la temperatura de los circuitos de radio. La primera radiosonda que enviaba telemetría codificada precisa desde sensores meteorológicos fue inventada en Francia por Robert Bureau . Bureau acuñó el nombre "radiosonda" y voló el primer instrumento el 7 de enero de 1929. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Desarrollada independientemente un año después, Pavel Molchanov voló una radiosonda el 30 de enero de 1930. El diseño de Molchanov se convirtió en un estándar popular debido a su simplicidad y porque convertía las lecturas de los sensores a código Morse , lo que facilitaba su uso sin equipo ni capacitación especiales. ^{[ 6 ]}

Trabajando con una sonda de Molchanov modificada, Sergey Vernov fue el primero en usar radiosondas para realizar lecturas de rayos cósmicos a gran altitud. El 1 de abril de 1935, tomó mediciones hasta 13,6 km (8,5 millas) usando un par de contadores Geiger en un circuito de anticoincidencia para evitar contar lluvias de rayos secundarios. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Esta se convirtió en una técnica importante en el campo, y Vernov voló sus radiosondas por tierra y mar durante los siguientes años, midiendo la dependencia latitudinal de la radiación causada por el campo magnético de la Tierra .  

En 1936, la Armada de los Estados Unidos encargó a la Oficina Nacional de Estándares (NBS) el desarrollo de una radiosonda oficial para su uso. ^{[ 8 ]} La NBS asignó el proyecto a Harry Diamond , quien previamente había trabajado en radionavegación e inventado un sistema de aterrizaje a ciegas para aviones. ^{[ 9 ]} La organización dirigida por Diamond finalmente (en 1992) se integró al Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos . En 1937, Diamond, junto con sus colaboradores Francis Dunmore y Wilbur Hinmann, Jr., creó una radiosonda que empleaba modulación de subportadora de audiofrecuencia con la ayuda de un oscilador de relajación de resistencia-capacidad. Además, esta radiosonda de la NBS era capaz de medir la temperatura y la humedad a altitudes mayores que las radiosondas convencionales de la época debido al uso de sensores eléctricos. ^{[ 8 ] [ 10 ]}

En 1938, Diamond desarrolló el primer receptor terrestre para la radiosonda, lo que impulsó el primer uso en servicio de las radiosondas NBS en la Armada. Luego, en 1939, Diamond y sus colegas desarrollaron una radiosonda terrestre llamada "estación meteorológica remota", que les permitió recopilar automáticamente datos meteorológicos en lugares remotos e inhóspitos. ^{[ 11 ]} Para 1940, el sistema de radiosonda NBS incluía un accionamiento de presión, que medía la temperatura y la humedad en función de la presión. ^{[ 8 ]} También recopilaba datos sobre el espesor de las nubes y la intensidad de la luz en la atmósfera. ^{[ 12 ]} Debido a esto y otras mejoras en el costo (alrededor de $25), el peso (> 1 kilogramo) y la precisión, se produjeron cientos de miles de radiosondas estilo NBS en todo el país con fines de investigación, y el aparato fue adoptado oficialmente por la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos. ^{[ 8 ] [ 10 ]}

Diamond recibió el Premio de Ingeniería de la Academia de Ciencias de Washington en 1940 y el Premio IRE Fellow (que más tarde pasó a llamarse Premio Conmemorativo Harry Diamond) en 1943 por sus contribuciones a la radiometeorología. ^{[ 11 ] [ 13 ]}

La expansión de los servicios gubernamentales de pronóstico meteorológico, de gran importancia económica , durante la década de 1930, y su creciente necesidad de datos, motivaron a muchas naciones a iniciar programas regulares de observación con radiosondas.

En 1985, como parte del programa Vega de la Unión Soviética , las dos sondas a Venus , Vega 1 y Vega 2 , lanzaron cada una una radiosonda a la atmósfera de Venus . Las radiosondas fueron rastreadas durante dos días.

Aunque la teledetección moderna mediante satélites, aeronaves y sensores terrestres es una fuente cada vez mayor de datos atmosféricos, ninguno de estos sistemas puede igualar la resolución vertical ( 30 m (98 pies) o menos) y la cobertura de altitud ( 30 km (19 millas ) ) de las observaciones de radiosonda, por lo que siguen siendo esenciales para la meteorología moderna. ^{[ 2 ]}    

Aunque cientos de radiosondas se lanzan diariamente en todo el mundo durante todo el año, las muertes atribuidas a radiosondas son raras. El primer ejemplo conocido fue la electrocución de un electricista en Estados Unidos que intentaba liberar una radiosonda de líneas eléctricas de alta tensión en 1943. ^{[ 14 ] [ 15 ]} En 1970, un Antonov 24 que operaba el vuelo 1661 de Aeroflot sufrió una pérdida de control tras chocar con una radiosonda en pleno vuelo, lo que provocó la muerte de las 45 personas a bordo.

Un globo de caucho o látex lleno de helio o hidrógeno eleva el dispositivo a través de la atmósfera . La altitud máxima a la que asciende el globo está determinada por su diámetro y grosor. El tamaño de los globos puede variar de 100 a 3000 g (3,5 a 105,8 oz) . A medida que el globo asciende a través de la atmósfera, la presión disminuye, lo que provoca que el globo se expanda. Finalmente, el globo se expandirá hasta que su cubierta se rompa, poniendo fin al ascenso. Un globo de 800 g (28 oz) estallará a unos 21 km (13 mi) . ^{[ 16 ]} Después de estallar, un pequeño paracaídas en la línea de soporte de la radiosonda puede ralentizar su descenso a la Tierra, mientras que algunos confían en la resistencia aerodinámica de los restos destrozados del globo y el peso muy ligero del propio paquete. Un vuelo típico de radiosonda dura de 60 a 90 minutos. Una radiosonda de la base aérea de Clark , en Filipinas, alcanzó una altitud de 155.092 pies (47.272 m) .        

La radiosonda moderna se comunica por radio con una computadora que almacena todas las variables en tiempo real. Las primeras radiosondas se observaban desde tierra con un teodolito y solo proporcionaban una estimación del viento según la posición. Con la llegada del radar por parte del Cuerpo de Señales, fue posible rastrear un objetivo de radar transportado por globos con el radar SCR-658 . Las radiosondas modernas pueden utilizar diversos mecanismos para determinar la velocidad y la dirección del viento, como un radiogoniómetro o GPS . El peso de una radiosonda suele ser de 250 g (8,8 oz) .  

En ocasiones, las radiosondas se despliegan lanzándolas desde una aeronave en lugar de transportarlas en el aire mediante un globo. Las radiosondas desplegadas de esta manera se denominan radiosondas lanzadas desde aeronaves .

Los globos meteorológicos con radiosondas se han utilizado tradicionalmente para medir perfiles atmosféricos de humedad, temperatura, presión, velocidad y dirección del viento. ^{[ 17 ]} Los datos de alta calidad, espacial y temporalmente continuos, procedentes del monitoreo de la atmósfera superior junto con las observaciones de superficie, son fundamentales para comprender las condiciones meteorológicas y las tendencias climáticas, así como para proporcionar información meteorológica y climática que beneficie a las sociedades. La información fiable y oportuna es esencial para la preparación de la sociedad ante condiciones meteorológicas extremas y cambios en los patrones climáticos. ^{[ 17 ]}

En todo el mundo, existen alrededor de 1300 sitios de lanzamiento de radiosondas. ^{[ 18 ]} La mayoría de los países comparten datos con el resto del mundo a través de acuerdos internacionales. Casi todos los lanzamientos rutinarios de radiosondas ocurren una hora antes de las horas oficiales de observación de 00:00 UTC y 12:00 UTC para centrar los tiempos de observación durante el ascenso de aproximadamente dos horas. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Las observaciones de radiosonda son importantes para el pronóstico del tiempo , las alertas y advertencias de tiempo severo y la investigación atmosférica.

El Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos lanza radiosondas dos veces al día desde 92 estaciones: 69 en los Estados Unidos continentales, 13 en Alaska, nueve en el Pacífico y una en Puerto Rico. También apoya la operación de 10 sitios de radiosonda en el Caribe . ^{[ 20 ]} Una lista de sitios de lanzamiento terrestres operados por los EE. UU. se puede encontrar en el Apéndice C, Estaciones de radiosonda terrestres de los EE. UU. ^{[ 21 ]} del Manual Meteorológico Federal n.° 3, ^{[ 22 ]} titulado Observaciones de radiosonda y Pibal, de mayo de 1997.

El Reino Unido lanza radiosondas Vaisala RS41 ^{[ 23 ]} cuatro veces al día (una hora antes de las 00, 06, 12 y 18 UTC) desde 6 sitios de lanzamiento (de sur a norte): Camborne , (lat,lon)=(50.218, -5.327), extremo suroeste de Inglaterra; Herstmonceux (50.89, 0.318), cerca de la costa sureste; Watnall , (53.005, -1.25), centro de Inglaterra; Castor Bay, (54.50, -6.34), cerca de la esquina sureste de Lough Neagh en Irlanda del Norte; Albemarle , (55.02, -1.88), noreste de Inglaterra; y Lerwick , (60.139, -1.183), Shetland , Escocia . ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Los datos brutos de la atmósfera superior se procesan rutinariamente mediante supercomputadoras que ejecutan modelos numéricos. Los pronosticadores suelen visualizar los datos en formato gráfico, representados en diagramas termodinámicos como diagramas Skew-T log-P , tefigramas o diagramas de Stüve , todos ellos útiles para la interpretación del perfil termodinámico vertical de temperatura y humedad de la atmósfera, así como la cinemática del perfil vertical del viento. ^{[ 17 ]}

Los datos de radiosonda son un componente crucial para la predicción numérica del tiempo. Dado que una sonda puede desviarse varios cientos de kilómetros durante un vuelo de 90 a 120 minutos, existe la preocupación de que esto pueda introducir problemas en la inicialización del modelo. ^{[ 17 ]} Sin embargo, esto no parece ser así, salvo quizás localmente en las regiones de la corriente en chorro en la estratosfera. ^{[ 26 ]} Este problema podría resolverse en el futuro mediante drones meteorológicos , que tienen un control preciso de su ubicación y pueden compensar la deriva. ^{[ 27 ]}

Lamentablemente, en las zonas menos desarrolladas del planeta, como África, que presenta una alta vulnerabilidad a los impactos de los fenómenos meteorológicos extremos y el cambio climático, existe una escasez de observaciones de superficie y de la atmósfera superior. La alarmante situación fue destacada en 2020 por la Organización Meteorológica Mundial ^{[ 28 ]} , que afirmó que «la situación en África muestra una drástica disminución de casi el 50 % entre 2015 y 2020 en el número de vuelos de radiosonda, el tipo más importante de observaciones terrestres. La cobertura geográfica de los informes es ahora menor». En las últimas dos décadas, alrededor del 82 % de los países de África han experimentado una grave (57 %) y moderada (25 %) brecha de datos de radiosonda. ^{[ 17 ]} Esta grave situación ha impulsado un llamamiento a la necesidad urgente de subsanar la brecha de datos en África y a nivel mundial. La enorme brecha de datos en una gran parte de la masa terrestre mundial, hogar de algunas de las sociedades más vulnerables, el llamado mencionado anteriormente ha impulsado un esfuerzo global ^{[ 29 ]} para “cerrar la brecha de datos” en la próxima década y detener un mayor deterioro en las redes de observación.

Según la Unión Internacional de Telecomunicaciones , un servicio de ayudas meteorológicas (también: servicio de radiocomunicaciones de ayudas meteorológicas ) se define, según el artículo 1.50 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (RR) ^{[ 30 ]} , como "un servicio de radiocomunicaciones utilizado para observaciones y exploración meteorológicas, incluidas las hidrológicas". Además, según el artículo 1.109 del RR de la UIT: ^{[ 31 ]}

Una radiosonda es un transmisor de radio automático del servicio de ayudas meteorológicas, que suele ir instalado en una aeronave , globo aerostático , cometa o paracaídas, y que transmite datos meteorológicos. Cada transmisor de radio se clasifica según el servicio de radiocomunicaciones en el que opera, ya sea de forma permanente o temporal.

• 6AK5
• modelo atmosférico
• Termodinámica atmosférica
• CTD (instrumento)
• Técnica de sondeo horizontal global
• Cohete sonda
• Totex , un fabricante japonés de globos meteorológicos.
• Vaisala
• Vilho Väisälä
• Batería activada por agua
• Sonda de grillos

• Datos de la atmósfera superior del mundo: pasado y presente.
• Hoja de cálculo de la OMM con todas las estaciones de observación de la atmósfera superior del mundo.
• Interpretación de datos de radiosonda: tefigramas y diagramas log P de Skew-T.
• Museo de Radiosondas de América del Norte
• Sistema de sondeo por radiosonda en webmet.com
• Hoja informativa sobre radiosondas del Servicio Meteorológico Nacional de la NOAA
• Sergei Nikolaevich Vernov
• Imágenes del SCR-658
• fotos antiguas
• Foto - Radiosonda de tipo antiguo
• Foto - Radiosonda, tipo transistor