Radiosde

Radiosonde
소형화의 진보를 보여주는 현대식 라디오폰
약 220 × 80 × 75 mm(8.7 × 3.1 × 3인치)의 GPS 손드(배경에 접지 스테이션이 있으며 '접지 점검'을 수행하고 습도 센서를 재조정하는 데 사용됨)

라디오존드는 다양한 대기 파라미터를 측정하여 무선으로 지상 수신기에 전송하는 기상 풍선에 의해 대기 중으로 운반되는 배터리로 작동하는 원격 계측기입니다.현대의 라디오콘드는 고도, 압력, 온도, 상대습도, 바람(풍속과 풍향 모두), 높은 고도와 지리적 위치(위도/경도)에서 우주선 판독값을 측정하거나 계산합니다.오존 농도를 측정하는 라디오손드는 [1]오조네손드로 알려져 있다.

무선 통신은 403MHz 또는 1680MHz의 무선 주파수로 동작할 수 있습니다.풍속 및 방향 정보를 제공하기 위해 위치를 추적하는 무선존드를 rawinsonde("레이더 바람 -sonde")[2][3]라고 합니다.대부분의 무전기에는 레이더 리플렉터가 있어 엄밀히 말하면 미가공입니다.비행기에서 떨어져 풍선에 실려 가는 것이 아니라 떨어지는 라디오손드는 드롭손드라고 불린다.라디오존드는 기상 데이터의 중요한 원천이며, 매일 수백 개의 라디오존이 전 세계에서 발사된다.

역사

기상계를 날리던 연
1898년 미국 기상국에 의해 사용된 기상계
미국 표준국 직원이 1936년 워싱턴 DC 근처에서 라디오존드를 발사했다.
제2차 세계대전 중 라디오 콘드를 발사한 미국 해군

19세기 후반에는 연과 기상계를 이용한 최초의 비행이 이루어졌는데, 연과 기상계는 실험 후 회복된 압력과 온도를 측정하는 기록 장치이다.연이 땅과 연결되어 있고 돌풍이 부는 상황에서 기동하는 것이 매우 어려웠기 때문에 이것은 어려운 것으로 판명되었다.게다가 지면과의 연계 때문에 소리는 낮은 고도로 제한되었다.

프랑스에서 온 구스타브 에르미트와 조르주 베산송은 1892년 기상계를 날리기 위해 풍선을 사용한 첫 번째 사람이었다.1898년, Léon Teisprenc de Bort는 Observatoire de Météorologie Dynamique de Trappes에서 이 풍선의 첫 일상적 사용을 조직했습니다.이들 발사 데이터는 온도가 계절에 따라 달라지는 일정 고도까지 내려간 뒤 이 고도 이상으로 안정됐다는 것을 보여준다.드 보르트의 대류권계면과 성층권 발견은 1902년 프랑스 [4]과학 아카데미에서 발표되었다.리처드 아만과 윌리엄 헨리 다인즈 같은 다른 연구원들이 비슷한 기구로 동시에 작업을 하고 있었다.

1924년, 미국 신호부대의 윌리엄 블레이어 대령은 라디오 회로의 온도 의존도를 이용하여 풍선으로 날씨를 측정하는 최초의 원시 실험을 했다.기상 센서에서 정밀하게 인코딩된 원격 측정을 전송한 최초의 진정한 라디오 콩드는 프랑스에서 Robert Bureau[fr]에 의해 발명되었습니다.Bureau는 "radiosonde"라는 이름을 만들고 1929년 [4][5]1월 7일 첫 번째 기구를 날렸다.1년 후 독립적으로 개발된 Pavel Molchanov는 1930년 1월 30일 라디오존드를 비행했다.몰차노프의 디자인은 단순성과 센서 판독값을 모르스 부호로 변환해 특별한 장비나 [6]훈련 없이도 쉽게 사용할 수 있게 해 인기 표준이 됐다.

변형된 Molchanov sonde와 함께 일하면서, Sergey Vernov는 높은 고도에서 우주선을 판독하기 위해 라디오존드를 사용한 최초의 사람이었습니다.1935년 4월 1일, 그는 2차 광선 [6][7]소나기를 세지 않기 위해 충돌 방지 회로의 가이거 계수기를 사용하여 13.6km(8.5mi)까지 측정했습니다.이것은 이 분야에서 중요한 기술이 되었고, 베르노프는 이후 몇 년 동안 지구의 자기장에 의해 야기된 방사선의 위도 의존도를 측정하면서 그의 라디오온드를 육지와 바다로 날렸다.

1936년, 미국 해군은 미국 표준국(NBS)에 해군이 [8]사용할 수 있는 공식 라디오 콘드를 개발하라고 명령했다.NBS는 이 프로젝트를 이전에 라디오 내비게이션과 [9]비행기의 블라인드 착륙 시스템을 발명했던 해리 다이아몬드에게 맡겼다.1992년 다이아몬드가 이끄는 이 단체는 결국 미국 육군 연구소의 일부가 되었다.1937년 Diamond는 Francis Dunmore 및 Wilbur Hinmann, Jr.와 함께 저항 용량 완화 발진기의 도움을 받아 오디오 주파수 서브캐리어 변조를 채택한 라디오손드를 개발했습니다.또한, 이 NBS 라디오손드는 [8][10]전기 센서를 사용하여 당시 기존 라디오손드보다 높은 고도에서 온도와 습도를 측정할 수 있었습니다.

1938년, 다이아몬드는 무선통신용 최초의 지상 수신기를 개발하였고, 이는 해군에서 NBS 무선통신기의 첫 서비스 이용을 촉진하였다.그리고 1939년, 다이아몬드와 그의 동료들은 "원격 기상 관측소"라고 불리는 지상 기반 무선 조종 장치를 개발했는데, 이것은 그들이 외지고 사람이 살 수 없는 [11]곳에서 자동으로 기상 데이터를 수집할 수 있게 해주었다.1940년까지 NBS 라디오존드 시스템에는 압력의 [8]함수로 온도와 습도를 측정하는 압력 드라이브가 포함되었습니다.대기 [12]중 구름 두께와 광강도 데이터도 수집했다.비용(약 25달러), 중량(1kg 이상), 정확도 등의 향상으로 연구 목적으로 전국적으로 수십만 개의 NBS식 라디오온드가 생산되어 미국 [8][10]기상국에 정식으로 채택되었다.

다이아몬드는 1940년 워싱턴 과학 아카데미 공학상과 1943년 IRE 펠로우 어워드(나중에 해리 다이아몬드 메모리얼 어워드로 [11][13]개명)를 받았다.

1930년대 동안 경제적으로 중요한 정부 기상 예보 서비스의 확대와 데이터에 대한 증가하는 필요성은 많은 나라들이 정기적인 라디오존드 관측 프로그램을 시작하도록 동기를 부여했다.

1985년, 소련의 베가 계획의 일환으로, 두 개의 금성 탐사선, 베가 1호와 베가 2호는 각각 금성 대기에 라디오존드를 투하했다.손드는 이틀 동안 추적되었다.

인공위성, 항공기 및 지상 센서에 의한 현대적인 원격 감지는 대기 데이터의 증가원이지만, 이러한 시스템 중 어느 것도 라디오존드 관측의 수직 분해능(30m(98ft) 이하)과 고도 범위(30km(19mi))와 일치할 수 없기 때문에 현대 기상학에 [2]필수적인 것으로 남아 있다.

전 세계에서 매일 수백 개의 무선 온드가 발사되지만, 무선 온드로 인한 사망자는 드물다.최초의 알려진 예는 1943년 [14][15]고압 전력선으로부터 무전기를 해방시키려 했던 미국의 한 라인맨의 감전사 사건이다.1970년, Aeroflot 1661편을 운항하던 안토노프 24편이 비행 중 무전기를 들이받은 후 통제력을 상실하여 탑승자 45명 전원이 사망했다.

작동

헬륨 또는 수소로 채워진 고무 또는 라텍스 풍선이 그 장치를 대기권을 통해 들어올린다.풍선이 상승하는 최대 고도는 풍선의 지름과 두께에 따라 결정됩니다.풍선 크기는 100~3,000g(3.5~105.8온스)입니다.풍선이 대기를 타고 올라가면 압력이 감소하여 풍선이 팽창하게 됩니다.결국, 그 풍선은 피부가 부러질 정도로 팽창할 것이고, 오르막은 끝날 것이다.약 21km(13마일) 상공에서 800g(28온스)[16] 풍선이 터집니다.터진 후 라디오존드의 지지선에 있는 작은 낙하산이 그것을 지구로 운반한다.일반적인 라디오존드 비행은 60~90분 지속됩니다.필리핀 클락 공군기지에서 온 한 무전기는 155,092피트(47,272m)의 고도에 도달했다.

최신 무선 통신은 모든 변수를 실시간으로 저장하는 컴퓨터와 무선으로 통신합니다.첫 번째 라디오손드는 지상으로부터 테오돌라이트로 관측되었으며, 위치별 바람 추정만 제공되었다.신호군단의 레이더 출현으로 SCR-658 레이더로 풍선에 실려 있는 레이더 표적을 추적할 수 있었다.현대의 무선 온드는 풍속과 방향을 결정하기 위해 무선 방향 탐지기나 GPS와 같은 다양한 메커니즘을 사용할 수 있다.radiosonde의 무게는 보통 250g(8.8온스)입니다.

때때로 무선 온드는 풍선에 의해 하늘로 운반되는 대신 비행기에서 떨어짐으로써 배치된다.이와 같이 배치된 무선존을 드롭존이라고 부릅니다.

radiosonde의 정기적인 기동

전 세계에는 약 1,300개의 무선통신 발사장이 [17]있다.대부분의 국가는 국제협정을 통해 다른 나라들과 데이터를 공유한다.거의 모든 일상적인 무선통신 발사는 대기의 [18]즉각적인 스냅샷을 제공하기 위해 공식 관측 시간인 00:00 UTC와 12:00 UTC 45분 전에 발생한다.이는 수치 모델링에 특히 중요합니다.미국에서는 국립 기상청이 기상 예보, 혹독한 기상 주의보 및 경고, 대기 연구에 사용할 수 있도록 적시에 상층기 관측을 제공하는 임무를 맡고 있다.미국 국립기상국은 북미와 태평양 제도의 92개 관측소에서 매일 두 번 라디오 온드를 발사한다.또, 카리브해의 10개의 무선 통신 사이트의 운용도 서포트하고 있습니다.

미국이 운영하는 육상 기반 발사장 목록은 1997년 5월호 Rawinsonde and Pibal Observations라는 제목의 연방 기상 핸드북 #[20]3의 부록 C, 미국 육상 기반 Rawinsonde[19] 관측소에서 확인할 수 있다.

상층 공기 관측의 사용

원시 상부 공기 데이터는 수치 모델을 실행하는 슈퍼컴퓨터에 의해 일상적으로 처리됩니다.기상 캐스터는 종종 Skew-T 로그-P 다이어그램, 테피그램, 슈튀브 다이어그램과 같은 열역학 다이어그램에 표시된 그래픽 형식으로 데이터를 보고, 온도와 습기에 대한 대기의 수직 열역학 프로파일과 수직 [citation needed]바람 프로파일의 운동학 해석에 모두 유용하다.

라디오존드 데이터는 수치 기상 예측의 결정적으로 중요한 구성요소이다.손드는 90분에서 120분 비행 중에 수백 킬로미터 표류할 수 있기 때문에, 이것이 모델 [citation needed]초기화에 문제를 일으킬 수 있다는 우려가 있을 수 있다.그러나 이는 [21]성층권의 제트기류 지역을 제외하고는 그렇지 않은 것으로 보인다.

국제 규정

국제전기통신연합(International Telecommunication Union)에 따르면, 기상 지원 서비스(기상 지원 무선 통신 서비스)는 ITU 무선 규정(R)[22] 제1.50조에 따라 "수문학적, 관측 및 탐사를 포함한 기상학에 사용되는 무선 통신 서비스"로 정의된다.또한 ITU [23]RR의 제1.109조에 따르면:

라디오존드는 보통 항공기, 자유 풍선, 연 또는 낙하산으로 운반되는 기상 지원 서비스의 자동 무선 송신기로 기상 데이터를 전송합니다.각 무선송신기는 상시 또는 임시로 운영되는 무선통신서비스에 따라 분류되어야 한다.

주파수 할당

무선 주파수의 할당은 ITU 무선 규제 (2012년판)[24] 제5조에 따라 제공됩니다.

주파수 이용의 조화를 개선하기 위해, 본 문서에 규정된 서비스 할당의 대부분은 해당 국가 행정의 책임이 있는 국가 주파수 할당 및 이용률 표에 통합되었다.할당은 primary, secondary, exclusive 및 shared일 수 있습니다.

  • 프라이머리 할당: 대문자로 나타냅니다(아래 예 참조).
  • secondary allocation: 작은 글자로 표시됨
  • 배타적 사용률 또는 공유 사용률: 관리 책임 범위 내

단, 민간사용이 있는 대역에서의 군사사용은 ITU 무선규정에 준거합니다.

주파수 할당 예시
서비스에 대한 할당
지역 1 지역 2 지역 3
401-402MHz 기상 에이즈
공간 운영(공간에서 지구로)
지구 탐사 위성(지구 대 우주)
기상 위성(지구 대 우주)
고정된.
항공용 모바일 이외의 모바일

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Karin L. Gleason (March 20, 2008). "Ozonesonde". noaa.gov. National Oceanic and Atmospheric Administration. Retrieved 2011-07-04.
  2. ^ a b "Frequently asked questions about NWS observation program". Upper-air observation program. US National Weather Service, National Oceanic and Atmospheric Administration. Archived from the original on 2014-10-09.
  3. ^ "Rawinsonde". Encyclopædia Britannica online. Encyclopædia Britannica Inc. 2014. Retrieved June 15, 2014.
  4. ^ a b "Radiosondage". Découvrir : Mesurer l’atmosphère (in French). Météo-France. Archived from the original on 2006-12-07. Retrieved 2008-06-30.
  5. ^ "Bureau (Robert)". La météo de A à Z > Définition (in French). Météo-France. Archived from the original on 2007-10-29. Retrieved 2008-06-30.
  6. ^ a b DuBois, Multhauf 및 Ziegler, "Radiosonde의 발명과 개발", Smithsonian Studies in History and Technology, No. 53, 2002.
  7. ^ Vernoff, S. "성층권으로부터의 우주선 데이터의 무선 전송", Nature, 1935년 6월 29일.
  8. ^ a b c d DuBois, John; Multhauf, Robert; Ziegler, Charles (2002). "The Invention and Development of the Radiosonde, with a Catalog of Upper-Atmospheric Telemetering Probes in the National Museum of American History, Smithsonian Institution" (PDF). Smithsonian Institution Press. Retrieved July 13, 2018.
  9. ^ Gillmor, Stewart (December 26, 1989). "Seventy Years of Radio Science, Technology, Standards, and Measurement at the National Bureau of Standards". Eos, Transactions American Geophysical Union. 70 (52): 1571. Bibcode:1989EOSTr..70.1571G. doi:10.1029/89EO00403.
  10. ^ a b Clarke, E.T. (September 1941). "The radiosonde: The stratosphere laboratory". Journal of the Franklin Institute. 232 (3): 217–238. doi:10.1016/S0016-0032(41)90950-X.
  11. ^ a b Lide, David (2001). A Century of Excellence in Measurements, Standards, and Technology. CRC Press. p. 42. ISBN 978-0-8493-1247-2.
  12. ^ "NBS radio meteorographs :: Historic Photographs Collection". nistdigitalarchives.contentdm.oclc.org. Retrieved 2018-07-13.
  13. ^ "Harry Diamond Memorial Award - Past Recipients - IEEE-USA". ieeeusa.org. Retrieved 2018-07-13.
  14. ^ "Linemen Warned About Radiosonde", 전기세계, 1943년 5월 15일
  15. ^ "1943-radiosonde-fatality.JPG (758x1280 pixels)". Archived from the original on 8 February 2013.
  16. ^ Dian J. Gaffen.SPARC 관련 조사에서의 Radiosonde 관찰 및 그 사용2007년 6월 7일 2008년 5월 25일 Wayback Machine Retrived에서 아카이브 완료.
  17. ^ WMO 지구 관측 시스템 상공 관측.2017년 2월 19일 취득.
  18. ^ 배송 전 절차 및 성공 기준 아카이브 2008년 11월 21일 웨이백 머신에서 PDF
  19. ^ 2016년 3월 3일 웨이백 머신에 보관된 미국 지상 Rawinsode Stations
  20. ^ "Federal Meteorological Handbook #3". Ofcm.gov. Archived from the original on 2013-12-22. Retrieved 2013-09-15.
  21. ^ 데드 링크[데드링크]
  22. ^ ITU 무선규정, 섹션 IV무선국 및 시스템 – 제1.50조, 정의: 기상원조 서비스/기상원조 무선통신 서비스
  23. ^ ITU 무선규정, 섹션 IV무선국 및 시스템– 제1.109조 정의: radiosonde
  24. ^ ITU 무선 규제, 제II장 – 주파수, 제5조 주파수 할당, 섹션 IV – 주파수 할당표

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Radiosonde 관련 미디어가 있습니다.