3.1.2. Аерологія та радіозондування

Аерологія це вчення про методи дослідження вільної атмосфери. Аерологічне зондування проводиться з метою вимірювання основних метеорологічних параметрів вільної атмосфери, визначення властивостей повітря і характеристик деяких атмосферних процесів за допомогою приладів, що піднімаються в атмосферу або дистанційними методами.

При температурно-вітровому аерологічному зондуванні визначається розподіл по висоті температури, вологості і тиску повітря, напрямку і швидкості вітру з використанням радіозондів, куль-пілотів і метеорологічних ракет. При цьому збір інформації може здійснюватися як при підйомі приладів, так і під час їх спуску (якщо використовується парашут).

При дистанційних методах аерологічного зондування використовуються електромагнітні сигнали, що посилаються із землі, ракет тощо. За зміною цих сигналів у різних шарах атмосфери і визначають характеристики її стану.

Особливістю аерологічних вимірювань є те, що вони проводяться при переміщенні вимірювального приладу по вертикалі і по горизонталі. При таких вимірюваннях прилад знаходиться в точці, що є віддаленою від місця його запуску, і результати вимірювань повинні бути доставлені на пункт збору інформації або передані туди по радіоканалу.

Зазначимо, що саме передачу вимірювальної інформації по радіоканалу забезпечує радіотелеметрія систем зондування. Одним із її основних принципів є застосування у виносній вимірювальній апаратурі таких вимірювальних перетворювачів, які здійснюють перетворення вимірювальних метеорологічних параметрів у пропорційні їм електричні струми або напруги.

Метеорологічні параметри, що підлягають вимірюванню у вільній атмосфері, мають велику просторово-часову мінливість. Тому, якщо вести мову про їх вимірювання хоча б до висот 50 км і дещо вище, вимірювальні прилади повинні мати значний динамічний діапазон, а саме, для:

• тиску – від 1000 до 1 гПа,

• температури – від +50 до -80°С,

• відносної вологості від одиниць до 100%.

Результати вимірювань основних метеорологічних параметрів вільної атмосфери, отримані для різних висот за час вертикального підйому вимірювальних приладів, відносять до одного і того ж моменту часу, як правило, початку підйому.

Запущений радіозонд, перебуваючи в польоті, посилає радіосигнали, що передають значення метеорологічних параметрів у високих шарах атмосфери. Запуски проводяться як з поверхні (на кулі з метеорологічної станції), так і з деякої висоти (на парашуті з борту літака). Розшифровані за допомогою спеціальної комп'ютерної програми сигнали радіозондів опрацьовуються на станції метеорологічних спостережень і передаються в регіональний гідрометеоцентр для подальшого аналізу і використання при складанні прогнозу погоди.

Що стосується точності радіозондових вимірювань, то, наприклад, радіозонд Vaisala RS80 (Фінляндія, 1996) забезпечує вимірювання основних метеорологічних параметрів з точністю (при роздільній здатності і в діапазоні вимірювань), відповідно:

• атмосферний тиск – 0.5 гПа, (0.1 гПа, 1060 ÷ 3 гПа);

• температура повітря – 0.2°С, (0.1°С, 60 ÷ -90°С);

• відносна вологість повітря – 2%, (1%, 0 ÷ 100%).

Одним із суттєвих недоліків застосування результатів аерологічного зондування для забезпечення якісних результатів ГНСС-спостережень є великий період проведення вимірювань. Метеорологічні параметри починають фіксуватись у момент запуску кулі-зонда і завершуються в момент досягнення зондом максимальної висоти (понад 30 км), що відповідає часовому інтервалу більше однієї години. Якщо за цей період відбувається різка зміна метеорологічних умов, то побудований за показаннями зонда профіль показника заломлення вже не відображатиме достовірно реальну ситуацію.