Radiosondajul aerologic reprezinta metoda clasica de masurare a parametrilor atmosferei libere (presiune, temperatura, umezeala relativa, directia si viteza vantului) in stratul sol - 30 000 m. Masuratorile se executa cu ajutorul radiosondei aerologice, dotata cu senzori meteorologici si emitator pentru transmiterea semnalelor radio la echipamentul de receptie si prelucrare de la sol. Conform reglementarilor internationale, radiosondajul se executa zilnic la patru termene standard de observatie 0000, 0600, 1200, 1800 UTC la observatoarele sau statiile aerologice din intreaga lume.

Etapele care se parcurg in efectuarea masuratorilor aerologice prin metoda radiosondajului constau in executarea, in ordine, a urmatoarelor lucrari si operatii:

• Pornirea si verificarea functionarii echipamentului de radiosondaj;
• Pregatirea radiosondei pentru lansare;
• Umflarea balonului de radiosondaj cu hidrogen si lansarea radiosondei;
• Urmarirea receptiei, prelucrarilor si calitatii datelor transmise de radiosonda;
• Codificarea si formatarea datelor obtinute sub forma mesajelor aerologice TEMP;
• Controlul calitatii, validarea si stocarea datelor obtinute;
• Transmiterea mesajelor TEMP la Administratia Nationala de Meteorologie si in fluxul informational intern si international.

In prezent, in Romania, radiosondajul se executa la doua termene standard de observatie (0000 si 1200 UTC) la Bucuresti si la termenul standard 0000 UTC la Cluj-Napoca si Constanta. La solicitarea beneficiarilor el se poate executa si la alte ore de observatie, in functie de necesitatile acestora.

Sistemele de radiosondaj sunt compuse din subsistemul de zbor (balon si radiosonda) si subsistemul principal de sol (echipamentul de urmarire, receptie si prelucrare a semnalelor si datelor transmise de radiosonda).

Venind in intampinarea necesitatilor meteorologiei o serie de producatori de echipamente de receptie si urmarire a radiosondelor in zborul liber s-au preocupat si au realizat echipamente din ce in ce mai complexe si mai performante. De subliniat este faptul ca fiecare si-a ales calea proprie de realizare astfel incat sa nu fie compatibil cu alti parteneri (aceasta mai ales din motive economice).

In general toate echipamentele aerologice se aseamana prin faptul ca raspund aceluiasi scop dar se deosebesc prin modul de urmarire si receptie a radiosondei precum si constructia senzorilor ce o echipeaza. Luand in considerare modul de determinare a vantului in altitudine, echipamentele de receptie pot fi impartite in mai multe categorii dupa cum urmeaza:

• sisteme radioteodolit (dotate cu un sistem de receptie format dintr-un camp de antene, in general in numar de patru, si care printr-un sistem de comparare a nivelului semnalului receptionat sunt orientate in fiecare moment pe directia radiosondei. Cunoscandu-se presiunea la sol si cea transmisa de radiosonda la diferite intervale de timp, din legea de variatie a presiunii cu inaltimea, se obtine in permanenta inaltimea la care se afla radiosonda. Cu ajutorul unghiurilor de azimut si elevatie, vectorii de vant pot fi determinati la orice inaltime dorita, de la sol si pana la varful radiosondajului);
• sisteme de urmarire pe principiu radar (cunoscute in doua variante posibile: cu tinta pasiva, cand urmarirea radiosondei se realizeaza cu semnalul radar reflectat, si cu tinta activa,cand radiosonda este urmarita de radar prin semnalul de raspuns al acesteia. In ambele situatii antena, de tip parabolic, este in permanenta orientata pe directia de zbor a radiosondei, determinandu-se astfel unghiurile de azimut si elevatie ale acesteia. Cunoscandu-se, prin telemetrare, distanta in linie dreapta la radiosonda, se poate determina cu precizie inaltimea la care se afla radiosonda iar din legea de variatie a acesteia cu presiunea se poate determina valoarea presiunii la fiecare moment de timp. Acest lucru creaza posibilitatea, numai la acest tip de sistem, de a se renunta la senzorul de presiune din componenta radiosondei, ea putand fi dotata numai cu senzorii de temperatura si umezeala relativa);
• sisteme de radiosondaj pe principiul NAVAID (cele mai noi si mai moderne sisteme clasice de masurare care, functionand pe un principiu diferit de cele anterioare, utilizeaza semnalele NAVAID - Navigational Aids de la retelele statiilor de sol din sistemul de navigatie maritima LORAN-C sau de la satelitii din sistemul global de pozitionare - GPS. Principiul de determinare a vantului cu aceste sisteme se bazeaza pe faptul ca radiosondele receptioneaza semnalele transmise de statiile LORAN-C sau stelitii GPS si le retransmit la statia de sol pe frecventa proprie, simultan cu datele de presiune, temperatura si umezeala relativa. Semnalele retransmise sunt prelucrate automat pentru obtinerea fazelor relative ale pozitiei radiosondei lansate din care se pot determina miscarile acesteia si deci vectorii de vant la interval de 10 secunde).

Sistemele de sol indeplinesc, in mod specific, functiile de urmarire, receptie si prelucrare ale semnalelor si datelor.

In Romania, cele trei statii aerologice Bucuresti, Cluj-Napoca si Constanta sunt dotate cu sisteme de radiosondaj DigiCORA II furnizate de firma VAISALA din Finlanda (foto dreapta) si destinate executarii sondajelor aerologice la mare altitudine. Functionind pe principiul sistemelor LORAN-C, echipamentul DigiCORA II este alcatuit, in principal, dintr-un receptor in banda 400-406 MHz, sistem de prelucrare si periferice.

Sistemul de receptie este cuplat la intrare cu doua antene, una pentru receptia semnalelor de la radiosonda iar cea de a doua pentru receptia statiilor LORAN-C pe canalul local.

Sistemul de prelucrare a datelor este dotat cu capacitati de afisare, editare si tiparire ale datelor. De asemenea, el este capabil de a executa copii de pe hard care pot fi generate din observatiile efectuate, ca de exemplu: reprezentari grafice ale datelor in raport cu timpul, controlul calitatii si monitoringul sistemului, fisiere de date ordonate in timp, mesaje codificate pentru transmitere si formatari ale fisierelor arhivate.

Perifericele sistemului constau dintr-o unitate MICRODISC MF 12, o imprimanta de tip EPSON - LX-400 si un perforator de banda, fiind destinate stocarii si diseminarii datelor.

Fiabilitatea, arhitectura, performantele tehnice si precizia datelor masurate fac din sistemele DigiCORA cele mai performante echipamente din intreaga lume. Dispunand de personal calificat, cu continuitate mare in exploatarea acestora si conferind un inalt grad de siguranta executarii masuratorilor si calitatii datelor, Administratia Nationala de Meteorologie contribuie decisiv la realizarea obiectivelor proprii de protectie meteorologica a vietii si bunurilor materiale, statuate prin legea meteorologiei.

La cele trei statii aerologice din Romania, Bucuresti, Cluj-Napoca si Constanta, radiosondajele aerologice se executa cu radiosonde RS90-AL (foto dreapta) furnizate de firma VAISALA din Finlanda. Partile de baza din care se compune o radiosonda sunt: senzorii meteorologici, partile electronice de codificare a datelor si emitatorul telemetric.Radiosonda aerologica masoara proprietatile de stare ale atmosferei constand din presiunea(P), temperatura(T) si umezeala relativa(U). Aceste date(PTU) sunt folosite apoi la determinarea mai multor parametri termodinamici derivati, la diferite niveluri de inaltime, necesari in analiza evolutiei diferitelor fenomene si procese meteorologice.

Beneficiind de largul acces la emisiile radio ale sistemelor NAVAID, radiosondele RS90-AL au fost dotate cu translator NAVAID pentru determinarea vantului in altitudine.

Senzorii meteorologici masoara principalele proprietati termodinamice ale atmosferei: presiunea, temperatura si umezeala relativa. Ei sunt calibrati din fabrica si sunt sunt supusi operatiilor de control la sol inainte de lansarea radiosondei. Acest ultim proces este necesar pentru a verifica functionarea corecta a tuturor componentelor radiosondei iar valorile de calibrare sunt corespunzatoare.

Unele radiosonde nu utilizeaza senzorul de presiune. In cazul acestora nivelurile de presiune sunt calculate cu ecuatia hipsometrica folosind inaltimea determinata cu radarul impreuna cu masuratorile de temperatura si umezeala efectuate de senzorii corespunzatori.

Partea electronica a radiosondei esantioneaza periodic senzorii, codifica semnalele acestora si le moduleaza pe frecventa purtatoare a emitatorului. Rata de esantionare pentru fiecare masuratoare trebuie sa fie astfel incat sa se poata obtine un profil reprezentativ al atmosferei din datele de telemetrare. Ritmul de esantionare al radiosondelor RS90-AL este de 5 secunde pentru datele PTU si 10 secunde pentru datele de vant. Datele senzorului pot fi in forma digitala sau analoga si pot fi modulate fie in amplitudine (AM) fie in frecventa (FM). In cazul radiosondelor digitale semnalul analog al senzorului este digitizat. Partile electronice ale radiosondelor NAVAID combina semnalele receptionate de la statiile NAVAID cu frecventa purtatoare a radiosondei.

Emitatorul telemetric. O radiosonda poate zbura de la subsistemul de sol pe o distanta care poate depasi 200 km. Ea trebuie sa emita pe frecventa purtatoare la o putere suficient de mare, in mod normal cu aproximativ 250 miliwati, pentru ca sistemul de la sol sa-i poata receptiona semnalul pana la o distanta de 250 km. Radiosonda trebuie sa emita in interiorul uneia din cele doua benzi de emisie principale rezervate serviciului meteorologic international. Pe tot globul, cele doua benzi autorizate in prezent sunt: 400,15 - 406,00 MHZ si 1668,4 - 1700 MHZ.

Baloanele meteorologice folosite in activitatea de radiosondaj pentru masuratorile aerologice de rutina sunt confectionate din cauciuc natural (latex) sau cauciuc sintetic (neopren). Acestea sunt desemnate sa inalte radiosonda cu o viteza ascensionala prestabilita la o inaltime de circa 30000 m in cazul radiosondajului si 5000 m in cazul sondajului Pilot. Baloanele din latex sunt mai sferice cand sunt umflate si au o ascensiune mai rapida si mai uniforma in atmosfera joasa. Comparativ cu acestea, baloanele din neopren sunt mai alungite in plan vertical, cand sunt umflate, si din cauza varfurilor lor tind sa se turteasca cand se inalta, avand o ascensiune mai lenta si mai putin uniforma. Lansarile in conditii de vant puternic sunt, de asemenea, mult mai dificile decat in cazul baloanelor din neopren.

Baloanele meteorologice sunt confectionate intr-o varietate larga de marimi sau greutati cu diferite performante pentru inaltimea la care se sparg in functie de gazul folosit la umplere, viteza de ascensiune si greutatea ridicata. De regula, gazele mai usoare decat aerul sunt heliul, hidrogenul si gazele naturale.

Hidrogenul este folosit la majoritatea statiilor de sol deoarece pretul lui constituie numai o fractiune din costul heliului. Totusi el este un gaz cu o combustie foarte inalta si poate lua foc sau exploda. Hidrogenul este produs, comprimat si imbuteliat de catre un furnizor (combinat chimic) sau, pe plan local, produs de un generator de hidrogen.

Heliul este folosit pe nave si in opertiuni mobile deoarece este un gaz inert si nu necesita atat de mare securitate ca hidrogenul. El poate fi utilizat, de asemenea, si la statiile fixe din considerente de siguranta. Heliul este, in mod normal, comprimat si imbuteliat. Adesea, pe navele maritime, se foloseste heliul lichefiat datorita constrangerilor de spatiu

Gazele naturale sunt utilizate in zonele arctice deoarece sunt mai la indemana si sunt mult mai economice decat hidrogenul sau heliul in aceste regiuni indepartate. Ca si hidrogenul, ele sunt gaze combustibile si pot lua foc sau exploda. Totusi, aceste gaze sunt mai putin utilizate din cauza ca produc o viteza ascensionala mai lenta pe unitatea de volum. Atat hidrogenul cat si gazele naturale sunt extrem de explozive si trebuie luate precautii speciale la umflarea baloanelor sau la manipularea buteliilor.