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) .        

The modern radiosonde communicates via radio with a computer that stores all the variables in real time. The first radiosondes were observed from the ground with a theodolite, and gave only a wind estimation by the position. With the advent of radar by the Signal Corps it was possible to track a radar target carried by the balloons with the SCR-658 radar. Modern radiosondes can use a variety of mechanisms for determining wind speed and direction, such as a radio direction finder or GPS. The weight of a radiosonde is typically 250 g (8.8 oz).

Sometimes radiosondes are deployed by being dropped from an aircraft instead of being carried aloft by a balloon. Radiosondes deployed in this way are called dropsondes.

Radiosondes weather balloons have conventionally been used as means of measuring atmospheric profiles of humidity, temperature, pressure, wind speed and direction.^[17] High-quality, spatially and temporally “continuous” data from upper-air monitoring along with surface observations are critical bases for understanding weather conditions and climate trends and providing weather and climate information for the welfare of societies. Reliable and timely information underpin society’s preparedness to extreme weather conditions and to changing climate patterns.^[17]

Worldwide, there are about 1,300 radiosonde launch sites.^[18] Most countries share data with the rest of the world through international agreements. Nearly all routine radiosonde launches occur one hour before the official observation times of 0000 UTC and 1200 UTC to center the observation times during the roughly two-hour ascent.^[19][20] Radiosonde observations are important for weather forecasting, severe weatherwatches and warnings, and atmospheric research.

The United StatesNational Weather Service launches radiosondes twice daily from 92 stations, 69 in the conterminous United States, 13 in Alaska, nine in the Pacific, and one in Puerto Rico. It also supports the operation of 10 radiosonde sites in the Caribbean.^[20] A list of U.S. operated land based launch sites can be found in Appendix C, U.S. Land-based Rawinsonde Stations^[21] of the Federal Meteorological Handbook #3,^[22] titled Rawinsonde and Pibal Observations, dated May 1997.

The UK launches Vaisala RS41 radiosondes^[23] four times daily (an hour before 00, 06, 12, and 18 UTC) from 6 launch sites (south to north): Camborne, (lat,lon)=(50.218, -5.327), SW tip of England; Herstmonceux (50.89, 0.318), near SE coast; Watnall, (53.005, -1.25), central England; Castor Bay, (54.50, -6.34), near the SE corner of Lough Neagh in Northern Ireland; Albemarle, (55.02, -1.88), NE England; and Lerwick, (60.139, -1.183), Shetland, Scotland.^[24][25]

Raw upper air data is routinely processed by supercomputers running numerical models. Forecasters often view the data in a graphical format, plotted on thermodynamic diagrams such as Skew-T log-P diagrams, Tephigrams, and or Stüve diagrams, all useful for the interpretation of the atmosphere's vertical thermodynamics profile of temperature and moisture as well as kinematics of vertical wind profile.^[17]

Radiosonde data is a crucially important component of numerical weather prediction. Because a sonde may drift several hundred kilometers during the 90- to 120-minute flight, there may be concern that this could introduce problems into the model initialization.^[17] However, this appears not to be so except perhaps locally in jet stream regions in the stratosphere.^[26] This issue may in future be solved by weather drones, which have precise control over their location and can compensate for drift.^[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

• Upper air data for the world - past and present
• WMO spreadsheet of all Upper Air stations around the world
• Interpreting radiosonde data Tephigrams and Skew-T log P diagrams.
• Radiosonde Museum of North America
• Radiosonde Sounding System at webmet.com
• NOAA National Weather Service Radiosonde Factsheet
• Sergei Nikolaevich Vernov
• SCR-658 pics
• early pics
• Photo - Early Type Radiosonde
• Photo - Radiosonde, Transistor Type