Weerballon meteorologische om instrumenten op hoogte te brengen

Weerballon

Een weerballon, is een gasballon op grote hoogte die instrumenten omhoog draagt om informatie terug te sturen over atmosferische druk, temperatuur, vochtigheid en windsnelheid door middel van een klein, vervangbaar meetapparaat een radiosonde genoemd. Om windgegevens te verkrijgen, kunnen ze worden gevolgd door radar, radiorichtingbepaling of navigatiesystemen zoals het op satellieten gebaseerde Global Positioning System, GPS. Ballonnen die bedoeld zijn om gedurende lange tijd op een constante hoogte te blijven staan bekend als transosondes. Weerballonnen die geen instrumentenpakket dragen, worden gebruikt om de wind op het hoogste niveau en de hoogte van wolkenlagen te bepalen. Voor dergelijke ballonnen wordt een theodoliet of total station gebruikt om de azimut en elevatie van de ballon te volgen, die vervolgens worden omgezet in geschatte windsnelheid en -richting en/of wolkenhoogte, indien van toepassing.

Geschiedenis van de weerballon

De ontwikkeling van kennis in de meteorologie vereist kennis van de variabelen wind, temperatuur, druk en vochtigheid zowel op de grond als op hoogte. Aan het einde van de 19e eeuw beschikten onderzoekers en meteorologen over zeer schaarse oppervlaktegegevens. Gustave Hermite,
een Franse uitvinder, kwam op het idee om een ballon los te laten waaraan hij instrumenten zou bevestigen. Omdat de radio echter nog niet is uitgevonden, moet hij deze instrumenten herstellen door te zoeken naar het valpunt na de explosie van de ballon. Op 17 september 1892 liet Hermite zijn eerste weerballon van met olie bekleed papier los. Het had een diameter van vier meter en droeg een kwikbarometer van 1,2 kg.

Zijn idee verspreidde zich aanvankelijk langzaam, maar onderzoekers, zoals Léon Teisserenc de Bort en Richard Aßmann, zullen dankzij dit systeem de tropopauze, de stratosfeer en de andere lagen van de atmosfeer ontdekken. Na enkele tests die in 1927 begonnen, combineerden Pierre Idrac
en Robert Bureau de sensoren met een kleine radiozender die de gemeten waarden in realtime opnieuw naar de grond stuurde. De eerste vlucht van een weerballon die de temperatuurmeting via de radio opnieuw uitzond, vond plaats op 17 januari 1929 in Trappes. Het herstel van gegevens is niet langer afhankelijk van een willekeurig herstel van het wrak van de ballon, het is de geboorte van de moderne radiosonde.

Tegen 1940 vervingen radiosondes vliegtuigmeteografen volledig voor dagelijkse peilingen. Van daaruit zullen meteorologen de verzamelde
informatie gebruiken om een conceptueel model van atmosferische circulatie te ontwikkelen en dit op te nemen in de weersvoorspelling.

Ballon oplating 1892

Principe van de weerballon 1890

Publicatie weerballon 1890

Verschillende typen weerballonnen

Standaard weerballonnen

Standaard ballonnen worden over het algemeen opgeblazen met helium en dragen grote ladingen op grote hoogte. Waterstof wordt gebruikt op afgelegen stations, zoals in het Canadese Noordpoolgebied, omdat het gemakkelijk en goedkoop te produceren is door hydrolyse, waardoor het kostbare transport van helium wordt vermeden, maar het hanteren ervan is riskanter. De ballon wordt opgeblazen om een opwaartse snelheid van ongeveer 5 m/s te hebben. Het is gesloten en gemaakt van elastische verbindingen (latex, neopreen of polyethyleen), wat betekent dat het barst
op een hoogte tussen 10 en 35 km. Vanwege de zeer lage druk die op deze hoogten heerst, zet het omhulsel uit totdat het scheurt, waarbij de diameter mogelijk met 400% toeneemt

Open weerballon met constant volume

Deze zijn gemaakt van een lichte materialen. Ze zijn aan de onderkant open en laten zo het helium naar buiten komen als het opstijgt,
wat voorkomt dat de ballon explodeert met de daling van de omringende druk en waardoor ze kunnen worden ontworpen in minder resistente materialen en goedkoop te produceren zijn. Ze kunnen tot 45 km hoogte stijgen en daar tot 4 dagen blijven. Dit type weerballon vertegenwoordigt de meerderheid van de ballonnen die in een wetenschappelijke omgeving worden gelanceerd.

Ballonnen die onder druk die zijn opgeblazen met helium (of op een constant niveau):

Deze bestaan uit een stijve materialen die voorkomt dat ze barsten. Zo kunnen ze weken in de atmosfeer blijven - tussen 10 en 20 km - en kunnen ze langdurige experimenten uitvoeren, waarbij ze over verschillende terreinen kunnen vliegen.

Infrarood ballonnen

Deze ballon zijn vaak gealuminiseerd en laat infraroodstralen van de zon binnen, waardoor de lucht in de ballon continu kan worden verwarmd, zelfs op grote hoogte. Overdag stijgt de ballon tot ongeveer 28 km en daalt 's nachts tot ongeveer 20 km. Het grote belang van dit type bal is hun zeer lange levensduur; er zijn dus al vluchten van meerdere maanden uitgevoerd en maken het mogelijk om meerdere keren de wereld rond te varen.

Aangebonden balonnen

Op de grond gehouden ballonnen met instrumenten om de waarden van een of meer meteorologische elementen op hoogte te bepalen. Het wordt met name gebruikt voor micro- en mesometeorologische studies;

Vliegerballonnen

Speciaal gevormde en vastgebonden ballonnen die worden gebruikt om meteorologische instrumenten op een ongeveer constante hoogte in de atmosfeer te houden

Tetraëdrische ballonnen

Ballonnen met een constant volume en een tetraëdrische vorm hebben die beter geschikt zijn om vliegtuigen op grote hoogte te houden, omdat hun naden sterker zijn dan die van ronde ballonnen. Ze worden gebruikt om de bewegingen van luchtmassa's op een constant niveau te volgen.

Bestuurbare ballonnen

Dit zijn ballonnen die zijn uitgerust met instrumenten voor het meten van meteorologische elementen op hoogte.

Raketballonnen

Dit is een hoogtemeetsysteem met behulp van een sonderingsraket die wordt gedragen door een grote ballon en wordt afgevuurd nabij de
maximale hoogte die de ballon kan bereiken.

Klassieke ballon opgeblazen met waterstof

Tetraëdrische ballon

Afdekballon van het EOLE-experiment

Diverse componenten

Een weerballon is opgebouwd uit een keten van verschillende onderdelen:

- De balon zelf, die de instrumenten laat opstijgen.

- In de meeste gevallen een parachute om een vlotte afdaling mogelijk te maken.

- Een transponder waarmee luchtverkeersleiders zijn positie weten - of een radarreflector voor de eenvoudigste ballonnen.

- Een of meerdere rieten manden die de experimenten bevatten, die vaak in verschillende fasen van de vlucht kunnen worden losgemaakt,
eventueel elk met een parachute en/of een eigen transponder.

Starttijden, locatie en gebruik

Weerballonnen worden over de hele wereld gelanceerd voor observaties die worden gebruikt om de huidige omstandigheden te diagnosticeren, evenals door menselijke voorspellers en computermodellen voor weersvoorspellingen. Tussen 900 en 1.300 locaties over de hele wereld doen routinematige releases, twee of vier keer per dag, meestal om 0000 UTC en 1200 UTC.Sommige faciliteiten zullen ook af en toe aanvullende
speciale releases doen wanneer meteorologen vaststellen dat er behoefte is aan aanvullende gegevens tussen de 12-uurs routine-lanceringen,
waarin de tijd veel kan veranderen in de atmosfeer. Meteorologische instanties van militaire en civiele overheden, zoals de National Weather Service in de VS, lanceren meestal ballonnen, en door internationale overeenkomsten worden bijna alle gegevens met alle landen gedeeld.

Er bestaan ook gespecialiseerde toepassingen, zoals voor luchtvaartbelangen, monitoring van vervuiling, fotografie of videografie en onderzoek. Voorbeelden zijn proefballonnen (Pibal). Veldonderzoeksprogramma's maken vaak gebruik van mobiele draagraketten van zowel landvoertuigen als schepen en vliegtuigen (in dit geval meestal dropsondes).

Bronnen: Wikipedia-fr, Wikipedia-en

Categorieën: Meteorologische instrumenten I Weer A tot Z