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Radiosondes météo : Suivi de la trajectoire en vol

Retour : 07- Recherche sur le terrain

Voir aussi : - Prévision de trajectoire - vol d'une RS - La chasse SANS prévision pour une équipe -

Lorsque la vitesse horizontale de la RS est faible, c'est à dire lorsque le trajet parcouru ne dépasse pas 50km, on a intérêt à suivre celle-ci en cherchant à rester en dessous d'elle (voir Recherche sur le terrain). Par contre, pour des trajets plus grands, la vitesse de déplacement de la sonde dépasse la vitesse moyenne que l'on peut effectuer en véhicule, compte tenu de l'état des routes (souvent étroites) et du trajet en zig-zag que l'on est bien obligé de suivre, la trajectoire d'une radiosonde suivant rarement une voie rapide pour se poser sur une aire de repos. Il faut alors utiliser une autre tactique.

But

Quand le trajet prévu de la RS est supérieur à 50km, le mieux est de se placer un peu au-delà du point d'atterrissage prévisionnel et d'attendre son arrivée. Mais comme il est rare que le vol se déroule comme la prévision il faut pouvoir modifier sa position d'attente dès qu'une déviation est constatée sur la trajectoire. Le problème est de pouvoir déceler une telle déviation le plus tôt possible.
Exemple :
Sur la figure sont représentées : en rouge la trajectoire prévue, en bleu la trajectoire réelle. Le chasseur qui s'est placé au point A au début du vol devrait se trouver en B avant que la RS ait touché le sol.
Pour s'assurer qu'il est bien aligné, il peut mesurer la direction du signal au moment de l'éclatement et la comparer à la direction théorique. Mais cette vérification est insuffisante car elle ne lui dira pas s'il est à la bonne distance du lieu de lâcher.



Principe

Vu d'un point quelque peu éloigné du point d'atterrissage, le déplacement d'une radiosonde dans le ciel ressemble au tracé de la figure ci-contre. Même si le "pouvoir séparateur" d'une yagi 5 éléments est très faible, on peut mesurer une direction horizontale avec une précision de + ou - 10 degrés et une direction verticale à + ou - 15 degrés tant que l'angle d'élévation est inférieur à 60 degrés. Il est donc possible de comparer la position de la RS dans la ciel avec le tracé théorique établi avant le vol. A un instant donné, si la RS est plus basse que prévu on pourra se rapprocher d'elle et si sa position est plus à gauche, il suffira de se déplacer transversalement.



Méthode

Pour tracer la trajectoire d'une RS vue depuis un point donné la méthode est simple. On peut calculer avec Balloon-Track la projection au sol de cette trajectoire (fig a) ainsi que l'altitude de la sonde (fig. b) en fonction du temps. Théoriquement, on peut déterminer facilement la position d'un point de cette trajectoire sur un plan qui porteraient en abcisse l'azimut et en ordonnée l'angle d'élévation de ce point. Cette méthode graphique est un peu fastidieuse mais elle a pour mérite de faire comprendre la méthode qui sera utilisée avec un tableur.



Utilisation de la feuille de calcul

Pour simplifier les calculs, la surface de la Terre sera considérée comme plane sur toute la zone parcourue par la RS. Les erreurs générés par cette approximation sont tout à fait négligeables.
1) faire calculer par BT la trajectoire de la RS
2) télécharger la feuille de calcul RSTRAJ.XLS
3) Pour une douzaine de points au minimum, régulièrement répartis (toutes les 10 minutes), recopier dans la feuille les valeurs de :
- heure (pour mémoire)
- altitude
- latitude
- longitude
On peut aussi exporter les résultats depuis BT et les importer dans Excel pour éviter de les recopier.
Voici la procédure :
1) Effectuer le calcul de prévision avec BT
2) Dans le menu "File/Export "choisir l'option "Comma delimited"
3) Sauvegarder le fichier .CSV dans le répertoire ad hoc
4) Sous Excel 2000, dans le menu "Données/Données externes" choisir "Importer des Données" (pour les autres versions d'Excel ou sous OpenOffice la structure des menus peut être différente mais le principe d'importation des fichiers de type CSV est semblable)
5) Ouvrir le répertoire dans lequel se trouve le fichier sauvegardé et sélectionner les fichiers texte de type "*.txt *.csv"
6) Ouvrir le fichier sauvegardé et choisir le type de données "délimité" et appuyer sur le bouton [Suivant >]
7) Etape 2 : cocher la case "Virgule" et cliquer sur le bouton [Terminer]
8) Importer les données dans une nouvelle feuille de calcul
9) supprimer les colonnes inutiles pour ne garder que les colonnes :
- Time UTC
- Altitude(m.)
- Latitude
- Longitude
10) copier les 4 colonnes intéressantes et les coller dans la zone de saisie de la feuille RSTRAJ.XLS
11) préciser la position de l'opérateur

Remarque : Il arrive que le choix de la position de l'observateur provoque des erreurs de type #NOMBRE! il suffit de choisir une position légérement différente pour faire disparaître l'anomalie due à des valeurs incompatibles avec certaines fonctions (division par zéro, par exemple)

Exemple

Une prévision établie avec BT donne la trajectoire ci-contre.
- CM est le centre Météo
- BP le point d'éclatement
- IP le point d'impact.





A) En supposant que le déroulement du vol se fasse conformément à la prévision, le chasseur placé au point d'impact prévu verra la radiosonde se déplacer dans le ciel comme sur la figure (A). Le tracé en vert représente la montée. L'azimut 0 degrés, qui sert de référence, correspond en réalité à 317 degrés.
A 13h43 aura lieu l'éclatement, quand la RS sera au plus haut de sa trajectoire. La direction de la RS à ce moment-là est environ 5 degrés (non mesurables en pratique)
Entre 13h59 et 14h26 la sonde se déplace fortement vers la droite. Il convient de ne pas bouger car le vent à basse altitude va la ramener dans l'axe.
En pratique il est rare que la prévision se réalise intégralement, que ce soit sur du point de vue du déplacement ou de celui du timing. Le moment de l'éclatement, caractérisé par la culmination (et l'apparition du QSB dû à la chute), permettra de recaler éventuellement la prévision et de mieux estimer l'heure d'atterrissage. Il pourra en être de même avec le point de rebroussement de 14h26 qui indiquera qu'il ne reste plus qu'un quart d'heure avant l'impact.


B) En supposant que le chasseur se soit positionné par erreur au point B sur la carte ci-dessus, il constatera que le point de rebroussement à droite correspond à un angle de 30 degrés au lieu de plus de 60 degrés comme dans le cas (A). Il sait que la RS va atterrir nettement sur sa gauche. Il lui reste théoriquement 16 minutes pour se déplacer vers la gauche en essayant d'aligner la RS avec la direction de CM, azimut réel 317 degrés.
C) Une dizaine de minutes avant 14h26, on peut constater que la RS est en train de contourner le chasseur. Ce dernier, qui connaît la forme de la trajectoire, va devoir se rapprocher sans tarder du point d'impact théorique. En se rapprochant de (A) il verra la sonde décrire un mouvement tournant qui la placera dans l'axe CM-BP-(C)

Remarques

Cet exemple idéal et théorique a très peu de chance de se produire dans la réalité. Mais les principes généraux sur lesquels il s'appuie sont bien réels et le chasseur qui garde en mémoire la forme et le timing prévisionnels du vol de la RS a beaucoup plus de chance de se trouver au bon endroit et au bon moment lors de l'atterrissage de la sonde.

Profil

On représente généralement le profil de la trajectoire en fonction du temps. Comme la vitesse de montée est constante, le tracé de la montée est une droite. La figure ci-contre montre que ce n'est pas le cas du trajet de la montée, l'altitude étant représentée en fonction de la distance et non en fonction du temps.

Ce profil permet aussi de connaître l'angle maximum d'élévation du signal au point d'impact. En mesurant l'angle d'élévation, l'observateur pourra vérifier si le choix de sa position était bon :
A) point d'impact, pendant les dernières minutes de la chute l'angle d'élévation du signal est constant (70 degrés dans cet exemple)
B) l'angle d'élévation du signal baisse au fur et à mesure que l'altitude de la RS diminue : nécessité de se rapprocher de CM
C) du point C, l'observateur voit l'angle d'élévation augmenter quand la sonde se rapproche, puis lui passe par dessus la tête. Il faut qu'il s'éloigne de CM au plus tôt.


Trajectoire rectiligne à longue distance

Lorsque la trajectoire au sol est rectiligne, le tracé de la trajectoire vue du point d'impact est plus simple et concentré mais n'est pas dénué d'intérêt car la moindre déviation sera un indicateur de mauvais alignement.
La figure ci--contre montre le tracé de la trajectoire d'une RS parcourant une très grande distance (250km) vue depuis le point d'impact IP. La trajectoire semble ratatinée car le point le plus haut de la trajectoire (point d'éclatement BP) est situé à 88 km de l'observateur et à 18km d'altitude.