Ein Beitrag von Sonja Gisinger, DLR. Meteorologische Radiosonden steigen an mit Helium gefüllten Ballonen durch die Atmosphäre und messen dabei Temperatur, Luftfeuchte, Wind und Druck. Während der SouthTRAC Kampagne starten wir von Rio Grande bis zu 40 solcher Sonden. Die dabei gemessenen Profile nutzen wir zum einen für die Wettervorhersagen hier vor Ort an Flugtagen (z.B. Wolkenuntergrenze), zum anderen werden die Daten später zusammen mit den HALO Daten in Fallstudien ausgewertet. Die von den Anden ausgelösten Schwerewellen sind auch in den Temperatur- und Winddaten der Radiosonde als Schwingungen sichtbar und Welleneigenschaften können daraus abgeleitet werden. In diesem Blog-Eintrag wollen wir kurz die wichtigsten Schritte zu einem erfolgreichen Radiosondenaufstieg hier in Rio Grande vorstellen.
1. Genehmigung von der Flugsicherung einholen
Wir kündigen die geplante Anzahl an Aufstiegen und die Aufstiegszeiten einen Tag im Voraus bei der Flugsicherung an. Die endgültige Freigabe wird dann ½ Stunde vor dem geplanten Aufstieg direkt beim Tower hier am Flughafen bzw. der regionalen Flugsicherung telefonisch eingeholt…auf Spanisch versteht sich. Unsere Spanischkenntnisse gehen nicht weit über „¡Hola! ¿Qué tal?“ hinaus, aber DLR Flight Operations kann uns hier zum Glück aushelfen.
2. Initialisierung der Radiosonde
Die Bodenstation zum Vorbereiten der Radiosonde und für das Empfangen der Daten besteht aus einem Laptop, einem Empfänger und einer Antenne. Über das Initialisierungskabel wird die Radiosonde vor dem Start mit der Station verbunden, die Sendefrequenz der Sonde wird gesetzt und es erfolgt ein automatischer Test der Temperatur- und Feuchtesensoren sowie des GPS-Empfängers der Sonde. Über die GPS-Position werden später Wind- und Druckdaten abgeleitet.
3. Vorbereiten des Ballons
Da die Elastizität der Ballone von der Temperatur abhängt, sollten sie an einem warmen Ort gelagert werden. Direkt im Hangar, wo die Bodenstation steht, sind die Temperaturen vergleichbar mit den Außentemperaturen. Das bedeutete bisher zwischen -2 und 10 Grad. Deswegen lagern wir die Ballone im meist 22 Grad warmen Büro/Seminarraum. Der Ballon wird bei der Vorbereitung nur mit Handschuhen angefasst, da Verschmutzungen der Oberfläche dazu führen können, dass der Ballon früher platzt. Wir verwenden hier 500g Ballone. Diese haben beim Start einen Durchmesser von 1,3 m. Die Ballonfüllstation schließt automatisch die Heliumzufuhr, sobald der Ballon den richtigen Auftrieb und damit den richtigen Durchmesser hat. Durch die Dichteabnahme dehnt sich der Ballon während des Aufstiegs aus und der Durchmesser beträgt auf der maximalen Höhe (ca. 30 km) ungefähr 5 m.
4. Radiosonde bereit machen für den Aufstieg
Nach dem Initialisieren wird die Radiosonde auf Batteriebetrieb umgestellt und in ihrer Hülle verstaut. Der Messsensor steht dabei seitlich nach außen ab. Dadurch wird er beim Aufstieg gut durchlüftet und der Fehler der Temperaturmessung durch Sonneneinstrahlung wird möglichst gering gehalten. Zwischen Radiosonde und Ballon wird ein Abwickler mit einer 50 m langen Schnur platziert. Diese wickelt sich während der ersten Phase des Aufstiegs ab, sodass die Messungen in ungestörter Atmosphäre 50 m unterhalb des Ballons stattfinden.
5. Der Start
Ballon und Radiosonde sind jetzt also für den Aufstieg bereit. Dieser erfolgt auf der windabgewandten Seite des Hangars, denn im Windschatten ist es möglich den Ballon bis zum Loslassen noch halbwegs unter Kontrolle zu halten. Ein letztes Mal prüfen wir die Datenverbindung zwischen Bodenstation und Sonde. Wenn alles im grünen Bereich ist, ist die Radiosonde bereit für ihre Reise. Eine Windböe warten wir noch ab und los geht’s.
6. Der Aufstieg
Die Antenne haben wir außen an der Ecke des Hangars so platziert, dass in Richtung Osten freie Sicht zu Ballon und Radiosonde besteht. Der Wind in Rio Grande weht die meiste Zeit mehr oder weniger aus Westen, wodurch es nicht nötig ist, den Standort der Antenne zu verändern. Die Radiosonde sendet Messdaten im 2 Sekunden-Intervall. Der Aufstieg dauert in der Regel zwei bis zweieinhalb Stunden. Je nach der Stärke des Windes entfernt sich die Radiosonde beim Aufstieg auf 30 km Höhe um 200 bis 300 km von der Startposition. Wir freuen uns über jeden geglückten Aufstieg, der die 30 km Höhenmarke knackt.