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Voir aussi : Lâcher
d'une radiosonde - Le radiosondage - Calcul des
prévisions -
Enveloppe - Les parachutes et le calcul de la
trajectoire en descente -
Le chasseur de radiosonde doit
connaître parfaitement le déroulement du vol d'une
radiosonde. Il peut ainsi vérifier que ce dernier suit
les prévisions et corriger celles-ci si le besoin s'en
fait sentir.
Un vol standard se compose de deux phases principales : la montée
(en jaune sur la figure ci-contre) et la descente (en rouge).
Il est généralement précédé
par une séance d'étalonnage qui dure quelques dizaines
de minutes (voir : lâcher d'une
radiosonde)
Si un décodeur ou un programme de décodage est utilisé,
le suivi du vol est bien sûr énormément facilité.
Phase de montée
Sa durée est déterminée par deux facteurs
: la vitesse de montée et l'altitude d'éclatement
du ballon. Voir page sur les enveloppes
de ballon.
Vitesse de montée
La force ascensionnelle qui tire le ballon vers le haut découle
du principe d'Archimède : la masse d'air correspondant
au volume du ballon est plus élevée que la masse
d'hélium (ou d'un autre gaz comme l'hydrogène) que
celui-ci renferme. Comme la masse volumique de l'air et celle
de l'hélium sont connues, il est facile de calculer cette
force.
La masse que le ballon doit soulever est la somme des masses de
:
- l'enveloppe
- le parachute (et le réflecteur radar s'il y a lieu)
- le boîtier de la radiosonde et sa pile
- la ficelle
Le total peut atteindre 2 kg pour une radiosonde Meteolabor
SRS-PTU dont le boîtier pèse 500g à lui-seul.
L'accélération résultant de l'application
de la force ascensionnelle à la masse à soulever
donne à cette dernière une vitesse qui irait croissant
si la résistance de l'air ne s'y opposait. Un équilibre
entre les deux forces, la poussée d'Archimède et
la résistance de l'air, est obtenu très rapidement
et la vitesse s'établit à quelques mètres
par seconde. Le gonflage du ballon est taré de façon
à obtenir une vitesse de montée d'environ 5 m/s
(on parle plutôt de 300m/minute). Cette vitesse est presque
constante pendant toute la montée car si la pression et
la densité de l'air diminuent avec l'altitude, le volume
du ballon, dont l'enveloppe est élastique, augmente ; ainsi
la force ascensionnelle et la résistance de l'air continuent
à se compenser. On constate toutefois (surtout pour les
ballons de types >800g) un changement de vitesse de montée
plus ou moins net au niveau de la tropopause, là où
la température extérieure cesse de baisser.
Altitude d'éclatement
Pour un ballon fermé, dont l'hélium ne peut s'échapper,
le diamètre de l'enveloppe augmente jusqu'à un point
où la résistance maximum de la peau de latex est
dépassée. Celle-ci se déchire et le ballon
éclate. Une série de photos extraites du film réalisé
sur le ballon
de Franche-Comté de 2002 montre le déchirement
de l'enveloppe et son émiettement en lambeaux.
L'altitude d'éclatement dépend de la résistance
de l'enveloppe et de la façon dont le ballon est gonflé
au départ. Trop gonflé, ce dernier risque d'éclater
prématurément ; trop peu gonflé, il risque
de ne pas monter suffisamment et de plafonner en se laissant dériver
jusqu'à ce que les fuites d'hélium le fassent redescendre
tout doucement vers le sol. Voir : Le
ballon qui n'éclate pas
Dans le cas des radiosondes, le but est d'atteindre l'altitude
souhaitée sans que le ballon dérive trop pour retomber
dès que possible. Pour les ballons "écoles",
l'objectif est de récupérer la nacelle au plus près
du lieu de lancement.
L'altitude d'éclatement est comprise entre 10 et 35 km
d'altitude, elle dépend de la station de radiosondage.
Pour être sûr que la RS dépasse la tropopause,
une marge de sécurité est prise. Théoriquement,
les mesures utiles sont celles qui sont effectuées jusqu'à
16000m (100hPa)
L'altitude d'éclatement est une donnée essentielle
pour établir une prévision.
Eclatement
Quand les vents à très haute altitude (au-dessus
de 100 hPa - 16000 m) sont relativement faibles, la dérive
du ballon se stabilise et il peut rester stationnaire pendant
plus d'un quart d'heure au même endroit, tout en continuant
à monter. Ce point est important car il peut aider à
vérifier la conformité du vol à la prévision
établie.
L'instant de l'éclatement n'est pas toujours facile à
reconnaître en écoutant le signal. L'amplitude et
la modulation du signal qui étaient relativement stables
peuvent changer :
- parfois petite variation de fréquence brusque
- polarisation de l'onde reçue qui devient quelconque,
la sonde étant ballotée sous son parachute, si elle
en a un.
- variations profondes et très rapides de l'amplitude du
signal
Si le signal est vraiment très puissant, il est difficile
de distinguer ses variations d'amplitude. On aura intérêt
à atténuer son niveau en orientant l'antenne vers
le sol ou en se décalant en fréquence, par exemple.
Pour le chasseur de radiosonde il est temps de se préparer
à la poursuite.
Phase de descente
La durée de la descente
dépend de l'altitude d'éclatement et de la vitesse
de chute.
Pour un centre particulier, l'altitude d'éclatement est
relativement constante (à + ou - 10%) mais elle peut être
accidentellement beaucoup plus faible que la moyenne habituelle
si l'enveloppe présente un défaut, par exemple.
La vitesse verticale de la RS (Uw en m/s sur la figure
ci-jointe) ne peut être prévue avec une grande fiabilité
car elle dépend essentiellement du comportement du parachute.
Peu après l'éclatement, la vitesse est très
élevée à cause de la faible densité
de l'air à haute altitude. Sur la figure ci-contre, elle
se stabilise ensuite au bout de 15mn aux alentours de 5m/s.
L'instant de l'atterrissage n'est pas toujours repéré
avec certitude. On peut le présumer si :
- le signal disparaît complètement et qu'on le retrouve
très stable après s'être déplacé
de plusieurs kilomètres
- le signal change brutalement de fréquence (pour les RS
à oscillateur libre : Sippican, RS92KL, SRS) et que le
report devient très stable
- il s'est écoulé plus de 3 heures et que le signal
est très constant
Les principes qui régissent la phase de descente sont détaillés
dans les pages : Les parachutes
et le calcul de la trajectoire en descente
Vol standard
Il n'y a pas de vol standard mais on peut, à titre d'exemple,
donner un vol moyen basé sur un calcul. En gras
: altitude d'éclatement.
On voit que la durée de la chute est à peu près
la moitié de celle de la montée : c'est un ordre
de grandeur, pas une règle absolue puisque la vitesse de
chute dépend beaucoup de la présence d'un parachute,
de son fonctionnement et surtout des restes d'enveloppe non dispersés.
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Heure | H (m) | Heure | H (m) | |
0:00 | 0 | 1:50 | 23978 | |
0:10 | 2712 | 1:52 | 20664 | |
0:20 | 5319 | 1:56 | 16200 | |
0:29 | 7904 | 2:03 | 11637 | |
0:49 | 13547 | 2:10 | 7904 | |
1:05 | 17980 | 2:15 | 6103 | |
1:24 | 23978 | 2:20 | 4597 | |
1:47 | 30692 | 2:28 | 2159 | |
2:31 | 1138 | |||
2:35 | 0 |
Représentation en 3D
Avec SondeMonitor il est possible
de produire un fichier .kml contenant la trajectoire d'une RS92-SGP
ou d'une M2K2DC. La figure ci-contre représente en 3D le
vol d'une RS92-SGP lâchée à Toulouse le 18
août 2011 et décodée à Perpignan par
Guy F6EYG. L'éclatement a eu lieu vers 30000m. La vue est
orientée vers l'ouest, on aperçoit au loin l'Océan
Atlantique.
Le lâcher a eu lieu de Toulouse. Noter que SondeMonitor
a complété le morceau manquant du début de
la trajectoire, la sonde étant inaudible depuis Perpignan
à basse altitude. Pour la même raison, la fin de
la trajectoire est manquante (à droite), le dernier point
décodé indique que la RS92-SGP se trouvait à
5312m d'altitude, la distance étant de 192km.