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I sistemi di localizzazione utilizzati nel radiosondaggio

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(traduzione di Aki IZ0MVN)

Vedere anche: Caratteristiche dell'atmosfera standard - diagramma dei venti -


I primi tentativi di misura del vento in quota sono stati effettuati per radio-goniometria (v. L'inizio del radiosondaggio 1920-1945). Dopo il 1945 il radio-teodolite e poi il RADAR sono stati utilizzati per seguire lo spostamento di sonde e dedurne la velocità del vento, responsabile del loro spostamento. Negli anni 1980 i costruttori hanno profittato delle aumentate prestazioni dei sistemi di radionavigazione per tracciare lo spostamento delle sonde.

OMEGA

Il sistema di radionavigazione OMEGA è stato messo in servizio nel 1968 allo scopo di permettere la localizzazione di una nave in mare, su tutta la superficie del globo, con una precisione migliore di 4 NM (7km). Inizialmente sviluppato dagli USA, per permettere la guida dei bombardieri nucleari che sorvolavano la regione del polo Nord in direzione dell'URSS, poi per servire ai sottomarini in immersione e infine per servire ad applicazioni più pacifiche fino alla fine di settembre 1997.
Otto trasmettitori da 10kW situati in: Norvegia, Liberia, Hawaii, Nord-Dakota (USA), Isola della Reunion, Argentina, Australia e Giappone trasmettevano dei segnali sincronizzati sulle VLF tra 10 e 14kHz. L'altezza delle antenne verticali utilizzate superava i 400m.
Alcune radiosonde (RS80-15N) utilizzavano questo sistema per la misura della direzione e della velocità dei venti in quota (v. Il sistema di radiolocalizzazione Omega, di VE3FAB (in inglese).

LORAN-C

Il sistema di radionavigazione terrestre Loran-C (Long Range Navigation) ha permesso per decine di anni agli aerei e alle navi di determinare la loro posizione, praticamente in tutto l'emisfero nord. Dall'inizio del 2010 gli USA e poi il Canada hanno deciso di spegnere i loro trasmettitori dell'America del Nord.
Il principio e i mezzi messi in opera con il sistema Loran-C sono molto diversi da un sistema di radionavigazione via satellite. Questa complementarità è una delle ragioni per cui in Europa l' "eLoran" (per enhanced Loran) dovrebbe essere conservato come soluzione di soccorso quando i sistemi di posizionamento via satellite come GPS o Galileo dovessero presentare un rischio di malfunzionamento.
Nel caso del Loran-C, il posizionamento è determinato comparando il tempo di propagazione dei segnali ricevuti da tre potenti emittenti (da 10 a 1600kW) sulla frequenza di 100kHz. La precisione è un po' meno buona che con il GPS ma permette di tracciare una radiosonda come la RS92-KL nei suoi spostamenti orizzontali e di dedurne la velocità e la direzione dei venti in ogni strato dell'atmosfera che essa attraversa. La radiosonda ritrasmette semplicemente in UHF i segnali Loran-C che essa riceve su 100kHz, il sistema di decodifica compara i segnali Loran-C che riceve localmente con quelli ricevuti dalla radiosonda. Siccome il circuito traslatore 100kHz => 400MHz installato sulla radiosonda è molto semplice, risulta molto economico, cosa che spiega il perché alcuni centri usino ancora delle RS92-KL quando la situazione meteorologica non giustifica l'uso di sonde più precise. Questo è il caso, per esempio, di alcune stazioni italiane di radiosondaggio che utilizzano a volte le RS92-SGP e a volte le RS92-KL. Siccome la quota non può essere determinata con i segnali Loran-C, sulle RS92-KL il sensore di pressione è ancora in servizio. Il segnale Loran-C, facilmente udibile in mezzo alla modulazione musicale della RS92-KL, assomiglia a un crepitio caratteristico.
Il sito http://www.loran-europe.eu/news.php mostra la carta delle stazioni trasmittenti dell'Europa occidentale e la copertura del sistema Loran-C.

GPS

Il sistema Global Positioning System è oggi sufficientemente conosciuto ed utilizzato, per cui risulta inutile descriverne, qui, i principi. Il suo uso con le radiosonde data alla metà degli anni 1990 (AIR) ma si è veramente diffuso a partire dal 1997 quando Vaisala ha proposto la sua RS80-15G e Modem la sua GPSonde GL-98. Il costo elevato delle sonde dotate di GPS ha differito il loro uso regolare all'inizio degli anni 2000. L''uso di sonde GPS-3D ha permesso di determinare in tempo reale la posizione della sonda, in particolare la sua quota, contrariamente alle prime sonde Vaisala GPS-2D che permettevano solamente la misura del vento sfruttando l'effetto Doppler sui segnali ricevuti dai satelliti.
Attualmente (fine 2011) la maggior parte delle radiosonde ascoltate usa il GPS: RS92SGP, RS92AGP, M2K2, DFM-06, M10, C34, LMS-6 e iMet1. Le prime sei sono decodificabili con SondeMonitor.
La RS92-SGP è ancora un caso particolare poiché essa ritrasmette i segnali grezzi dei satelliti e il trattamento si effettua a terra con le effemeridi fornite al programma. Gli altri tipi di radiosonde integrano dei moduli riceventi GPS che forniscono direttamente le informazioni sotto forma di trame NMEA. L'uso del DGPS, GPS differenziale, permette di ottenere misure molto precise della velocità d spostamento (0,1m/sec).