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Voir aussi : diagramme
des vents - mode d'emploi de NOAA-READY
- Mode d'emploi du site UWYO -
Vol d'une RS - Incertitude
sur la prévision de trajectoire - Conversion
d'unités de vitesse - Caractéristiques
de l'atmosphère standard - Utilisation
de Balloon Track - Etablissement
et exploitation d'une prévision - Système
d'alerte par e-mail -
La poursuite d'une radiosonde peut être grandement facilitée
si l'on peut disposer avant le vol d'une prévision de point
de chute, même approximative.
- plus de 5 j avant : prévisions très peu fiables
- entre 5 et 3 jours : projet d'expédition, envisager de
partir en chasse ou non selon la zone approximative
- de 3 à 1 j : connaître la zone du point de chute
à une vingtaine de kilomètres près.
- quelques heures avant le vol : tracé de la trajectoire,
prévision de point d'éclatement (BP) et de point
de chute (IP)
Principe
Le déroulement d'un vol de radiosonde
est relativement standard, même si les paramètres
qui régissent le vol ne sont connus qu'avec une incertitude
assez grande. On peut connaître avec une précision
suffisante la durée de la montée, l'altitude d'éclatement
et la durée de la chute. Pour cela il suffit d'écouter
les heures de lâcher, éclatement et impact et d'interroger
le site de l'Université
du Wyoming pour connaître les altitudes d'éclatement.
Par conséquent on peut en déduire la vitesse moyenne
de montée et la vitesse moyenne de chute. Ces éléments
permettent de constituer un tableau donnant l'altitude en fonction
du temps. D'autre part, le diagramme des
vents (windgram) de la zone où évolue le ballon
nous donne la vitesse et la direction du vent pour chaque couche
d'altitude, on peut donc calculer sommairement le déplacement
du ballon pendant la traversée d'une tranche d'altitude.
Plus la hauteur des tranches d'altitude est faible, plus précis
sera le calcul de trajectoire. Si un calcul sommaire est suffisant,
on peut se contenter de la couche où les vents sont les
plus violents et négliger les courts déplacements
dus à des vents faibles.
Calcul élémentaire
En supposant que la force du vent
soit nulle pendant toute la montée (et la descente), une
radiosonde retombera exactement à son point de départ.
Si la force et la direction du vent est constante pendant tout
le vol, le déplacement horizontal est facile à calculer.
Exemple :
- temps de montée : 2 heures
- temps de descente : 1 heure
- vitesse horizontale du vent 10 km/h
- direction du vent : plein nord
Pendant la montée, le ballon parcourera 2x10=20 km, le
point d'éclatement (BP) sera situé 20 km
au nord du centre de lâcher.
Pendant la descente, il parcourra 1x10=10 km, le point d'atterrissage
(IP) sera situé à 20+10=30km au nord du point
de décollage (CM).
En réalité le diagramme des vents n'est jamais aussi
simple.
Cas d'un windgram à deux couches
Soit le diagramme des vents suivant :
- de 0 à 10000m (10km): vent 20 km/h direction Nord
- de 10000m à 20000m (10 à 20km) : vent 10 km/h
direction Est
Déplacement pendant la
montée
La vitesse de montée étant de 20 km/h et l'altitude
d'éclatement égale à 20 km, le ballon mettra
au total 1 h pour atteindre l'altitude d'éclatement de
20000m, c'est à dire 0,5 heure par couche.
Pendant la traversée de la première couche, de 0
à 10km d'altitude, il se déplacera à 20 km/h
pendant 0,5h ce qui fait 10 km vers le Nord.
De même, pendant la traversée de la deuxième
couche (10 à 20km d'altitude) il parcourera 5 km
(0,5 h à 10 km/h), cette fois en direction de
l'Est.
Le point d'éclatement BP (Burst Point) se situera
à un peu plus de 11 km vers le Nord-Nord-Est (27 degrés)
Déplacement pendant la descente
Supposons une vitesse de chute moyenne de 40 km/h. La traversée
de chacune des 2 couches durera 0,25 heure. La première
couche traversée est celle qui va de 20 à 10 km
d'altitude, où le vent soufle vers l'Est à 10 km/h.
Le déplacement de la RS vers l'Est sera de 2,5 km.
En traversant la couche de 10 à 0 km, la RS sera déviée
vers le Nord de 0,25x20=5km.
On remarque que les points de décollage, d'éclatement
et d'atterrisage sont alignés. C'est une propriété
très intéressante mais qui est une approximation
car elle suppose que la vitesse de chute est constante, ce qui
n'est pas le cas. En pratique cette simplification est uniquement
acceptable pour les déplacements horizontaux dépassant
30 km. En dessous de 30 km, les prévisions de trajectoires
sont peu fiables à cause de la grande instabilité
des vents faibles.
La figure décrite par la trajectoire lors de la descente
a la même forme que celle à la montée (un
triangle), en plus petit et ayant subit une rotation de 180 degrés.
Calcul de trajectoire approché
En appliquant le principe développé dans le paragraphe
précédent on peut décomposer l'atmosphère
en 3 ou 4 couches dans lesquelles on considère que la vitesse (en noeud=kt) et la direction
du vent sont constantes. L'épaisseur de chaque couche peut
être différente. Comme la vitesse de montée
est constante, on peut calculer la durée de la traversée
et la dérive subie pour chaque couche. En traçant
bout à bout chacune de ces dérives on obtient la
position de BP, le point d'éclatement.
Dans l'exemple ci-dessous on part
d'un windgram que l'on découpe en 4 couches :
- 0 à 2km - vent 10 kt direction 180°
- 2 à 7km - vent 20 kt direction 200°
- 7 à 16km - vent 50 kt direction 210°
- 16 à 35km - vent 10 kt direction 270°
Pour chaque couche est calculé le temps de traversée
à raison de 5m/s. Par exemple : 2000m/5=400s soit 0,11
heures.
La force du vent (en kt) et sa direction sont moyennisées
à l'intérieur de chaque couche. Le trajet horizontal
parcouru par le ballon est calculé en miles nautique (1kt
= 1NM/h) puis les distances sont converties en km (1NM=1,852km).
Le trajet du ballon à l'horizontal est tracé à
l'échelle en mettant bout-à-bout les 4 segments
et en les orientant conformément à la direction
du vent dans chaque couche. On obtient ainsi la position de BP,
le point d'éclatement.
Le point d'impact IP est obtenu en prolongeant le segment CM-BP
d'une longueur égale à la moitié de CM-BP.
Ce rapport de 1/2 est égal au rapport des vitesses moyennes
de montée et de descente. La distance totale parcourue
par la radiosonde est mesurée sur le dessin. Elle est ici
de 98 km et l'azimut du point de chute IP est 220°. Un calcul
effectué à l'ordinateur a donné 90 km et
216 degrés. L'approximation est relativement satisfaisante.
Calcul de trajectoire évolué
La détermination graphique du point de chute vu dans le
paragraphe précédent a été développée
dans un but pédagogique, c'est un procédé
aussi fastidieux qu'imprécis. Une méthode de calcul
moins laborieuse consiste à utiliser un logiciel sur PC
alimenté directement par les données du windgram.
Il s'agit de Balloon Track.
Fiabilité d'une prévision calculée
Si l'on compare la trajectoire réelle constatée
avec celle qui avait été prévue avant le
vol ou même celle calculée après le vol, on
constate une erreur sur la position du point de chute qui peut
être très grande. Cela est dû en grande partie
à un paramétrage insuffisant du logiciel de calcul
par manque d'informations précises sur les vitesses de
montée et de chute, sur l'altitude d'éclatement
et aussi sur les prévisions de vents par tranches d'altitude.
Voir : Incertitude sur la prévision
de trajectoire et Etablissement et exploitation
d'une prévision