Le tableau ci-dessous et les documents sur la continuité des données décrivent les changements significatifs apportés à la famille Radiosonde Vaisala RS41 et l'équipement de terre associé.
Dans les cas classiques, l'effet sur le résultat de la mesure est limité par rapport à l'incertitude totale de sondage.
De même, la liste des changements significatifs qui, selon nous, n'ont pas d'effet sur les séries temporelles a été établie. Ils sont signalés par « Absence d'effet sur la continuité des données ».
Pour pouvoir utiliser les documents sur la continuité des données, les informations suivantes concernant le système de sondage doivent être connues :
Types et numéros de série des radiosondes utilisées dans le cadre temporel étudié
REMARQUE : Le numéro de série définit clairement la combinaison matérielle et logicielle de la radiosonde.
Les versions du logiciel de l'équipement de terre utilisé dans le cadre temporel étudié
Les données d'identification sont disponibles dans les documents suivants :
Pour une meilleure protection de la radiosonde RS41, les couvercles en plastique dur ont été remplacés par des couvercles en EPS (polystyrène expansé).
Concernant les opérations de sondage et les performances de mesure de la radiosonde, l'amélioration apportée au couvercle de la radiosonde RS41 n'implique aucun changement, mais ce dernier est significatif d'un point de vue environnemental.
Avec les nouveaux couvercles, la teneur en plastique de la RS41 est réduite de 47% et le poids de 27% par rapport à la version avec couvercle en plastique dur.
Les données de comparaison sont publiées dans le livre blanc, indiquant que le changement n'a aucun impact sur les performances de mesure de la RS41.
Continuité des données de la RS41 par rapport à la RS92
L'impact du passage de la RS92 à la RS41 sur les séries temporelles climatologiques est estimé comme étant modéré.
La précision améliorée des données RS41 n'affecte pas les valeurs moyennes de la mesure de la même manière qu'elle affecte la cohérence ou la reproductibilité des données.
Les résultats indiquent que l'impact le plus important sur les valeurs moyennes est visible sur les mesures de l'humidité des climats tropicaux, notamment dans les conditions humides de la haute troposphère.
Les différences statistiques entre la RS92 et la RS41 sont décrites dans le Livre blanc de comparaison des radiosondes Vaisala RS41 et RS92, utilisant les résultats du sondage expérimental
Le tableau ci-dessous et les documents sur la continuité des données décrivent les changements significatifs apportés à la famille Radiosonde Vaisala RS92 et l'équipement de terre associé.
Dans tous les cas, l'effet sur le résultat de la mesure est limité par rapport à l'incertitude totale de sondage. La spécification de performance indiquée est disponible dans la brochure Radiosonde Vaisala RS92-SGP. De même, la liste des changements significatifs qui, selon nous, n'ont pas d'effet sur les séries temporelles a été établie. Ils sont signalés par « Absence d'effet sur la continuité des données ».
Pour pouvoir utiliser les documents sur la continuité des données, les informations suivantes concernant le système de sondage doivent être connues :
Types et numéros de série des radiosondes utilisées dans le cadre temporel étudié
Les versions du logiciel de l'équipement de terre utilisé dans le cadre temporel étudié
Les données d'identification sont disponibles dans les documents suivants :
Correction améliorée de la dépendance à la température pour la mesure de l'humidité
Produite depuis le 6 avril 2004
Les anciennes données peuvent être corrigées pour correspondre aux nouvelles données par :
corrected humidity reading formula
où :
Um = humidité mesurée
US = humidité de saturation
dUS = correction d'humidité à saturation
dU0 = correction d'humidité à HR de 0 %
Un capteur sur lequel de la glace s'est accumulée ne peut pas mesurer avec précision des détails du profil d'humidité dans la basse atmosphère. Dans la haute atmosphère, il affiche une lecture trop élevée de l'humidité
La radiosonde Vaisala RS92 est équipée de deux capteurs d'humidité à couche mince. Alors que l'un des capteurs mesure l'humidité, l'autre est chauffé. La fonctionnalité de chauffage réduit la formation de glace et les effets de la condensation sur le capteur. Cela permet d'obtenir des mesures fiables de l'humidité même en émergeant d'un nuage
Lors du lancement de la radiosonde Vaisala RS92-SGP, le chauffage alternatif était désactivé lorsque la radiosonde atteignait une température de -40 °C. Depuis mars 2005, la fonctionnalité de chauffage a été poussée jusqu'à une température de -60 °C. Cette fonctionnalité était également utilisée dans l'intercomparaison de la radiosonde OMM à l'Île Maurice en 2005. Ce changement conduit à une mesure plus fiable de l'humidité pour des sondages où les conditions d'humidité sont élevées et les températures sont comprises entre -40 °C et -60 °C
Une fixation améliorée réduit le réchauffement provoqué par le rayonnement solaire.
L'humidité relative est une fonction de l'humidité et de la température
Lors des sondages diurnes, les capteurs d'humidité et leurs contacts sont plus chauds que l'air environnant mesuré. Cela entraîne des valeurs de l'humidité relative trop faibles.
Cet effet est notable dans la haute troposphère et la basse stratosphère, notamment dans des conditions d'humidité élevée. Ici, les radiosondes avec le revêtement amélioré mesurent des valeurs d'humidité relative de 5 à 6 fois supérieures à celles obtenues avec l'ancien revêtement.
Le nouveau revêtement a été utilisé dans l'intercomparaison OMM des systèmes de radiosondes haute qualité à l'Île Maurice en 2005
La face arrière du bras du capteur a été remplacée par un argent brillant comme la face avant du bras du capteur
Le changement a optimisé la fabrication : le bras est plus facile à manipuler durant les processus de fabrication, ce qui permet un meilleur rendement et une qualité plus égale
Aucun effet sur la mesure de la température car l'environnement du capteur de température n'a absolument pas changé
L'effet sur l'humidité est positif, le cas échéant. Lors des vols d'essai, la différence se situait dans les limites de reproductibilité
La modification a été mise en place en milieu d'année 2008. Si nécessaire, la méthode de revêtement peut être identifiée à l'aide du numéro de série de la radiosonde
Les contacts du bras du capteur ont été revêtus d'or au lieu de cuivre pour rendre les contacts encore plus résistants, contre le vieillissement par exemple
Le changement a optimisé la fabrication : le bras est plus facile à manipuler durant les processus de fabrication, ce qui permet un meilleur rendement et une qualité plus égale
La modification n'a aucun effet sur la mesure de la température ou de l'humidité car l'environnement des capteurs n'a absolument pas changé
La modification est progressivement entrée en production à l'automne 2010. Si nécessaire, les contacts utilisés dans le bras peuvent être identifiés à l'aide du numéro de série de la radiosonde
Modification des contacts du bras du capteur (avant)
Modification des contacts du bras du capteur (arrière)
Changements pouvant être identifiés à l'aide de la version du logiciel de sondage DigiCORA® et/ou des réglages de l'utilisateur
Table de correction de rayonnement optimisée pour la radiosonde Vaisala RS92
La nouvelle correction de rayonnement a été vérifiée lors de l'intercomparaison de la radiosonde OMM à l'Île Maurice en février 2005
Table de correction de rayonnement solaire RSN2005
REMARQUES :
La correction dans la table RSN2005 comme fonction de la pression et de l'angle d'élévation du soleil est indiquée dans la table ci-dessus
Les corrections sont soustraites de la température mesurée
Différence entre les tables RSN2005 et RSN96
REMARQUES :
La différence entre la table RSN2005 et la table RSN96 d'origine comme fonction de la pression et de l'angle d'élévation du soleil est indiquée dans la table ci-dessus
En principe, la correction a augmenté et, par conséquent, l'effet du changement est de réduire les températures signalées et d'abaisser les hauteurs calculées
En dessous de 100 hPa, le changement est inférieur à 0,05 °C et au-dessus de 30 hPa, il est d'environ 0,2 °C
C'était une pratique courante pour les services météorologiques d'exclure les données relatives à l'humidité des messages TEMP à basse température. La limite de basse température la plus fréquemment utilisée était de -40 °C et elle était appliquée indépendamment de la conception du capteur
Au cours des années, Vaisala a continuellement amélioré son capteur d'humidité à base de polymère. La performance était déjà améliorée de manière significative avec les types de radiosondes Vaisala RS80. Cependant, la famille de radiosondes Vaisala RS92 a finalement fourni une qualité de capteur qui a permis à Vaisala de recommander le retrait complet de la limite de température
Vaisala a recommandé aux utilisateurs de radiosondes RS92 de modifier la limite à -100 °C et aux utilisateurs de RS80 de modifier la limite à -70 °C
Le mouvement d'une radiosonde suspendue sous une plate-forme de vol d'essai utilisée dans différents essais de sondage n'est pas le même que celui d'une radiosonde individuelle en vol (directement montée sur un ballon)
Un mouvement plus lent peut provoquer des fluctuations excessives dans la lecture de la température ; c'est-à-dire que le capteur de température devient plus chaud que l'air ambiant pendant de courtes périodes. Cela n'est observé qu'à des altitudes très élevées
Le même phénomène se produit avec les sondages d'ozone, car le réglage du sondage de l'ozone est beaucoup plus lourd qu'une radiosonde RS92 normale
Le logiciel utilisé pour le filtrage des observations brutes dans les valeurs reportées a été modifié pour tenir compte des exigences en matière de mouvement lent en sondages d'ozone et des dispositions de l'essai en plate-forme
Pour plus d'informations, veuillez vous reporter au Rapport final de l'intercomparaison OMM des systèmes de radiosondes haute qualité à l'Île Maurice en 2005
L'algorithme de mesure de l'humidité a été amélioré pour prendre en compte le temps de réponse des capteurs et le chauffage du capteur par le rayonnement solaire, les valeurs d'humidité étant faussées à sec à altitudes élevées.
L'impact le plus important de l'algorithme se trouve dans les sondages diurnes à des altitudes d'environ dix à quinze kilomètres, en fonction du profil d'humidité et de la hauteur de la tropopause.
Le nouvel algorithme a été utilisé dans l'intercomparaison des radiosondes OMM, à Yangjiang en Chine, en juillet 2010.
Les instructions pour la simulation des fichiers de l'ancienne base de données avec le logiciel DigiCORA® version 3.64 sont disponibles dans le document suivant : Calculs améliorés MW31 3.64
Effet sur l'exemple de colonne de vapeur d'eau intégrée, conditions tropicales
17 jours et 18 nuits de sondage inclus
La moyenne des sondages diurnes avec le nouvel algorithme est de 59,3 kg/m2 et de 57,4 kg/m2 avec l'ancien algorithme
La moyenne des sondages nocturnes avec le nouvel algorithme est de 60,4 kg/m2 et de 60,4 kg/m2 avec l'ancien algorithme
Exemple de sondage, conditions tropicales
Exemple de sondage pour l'algorithme du rayonnement solaire
Bleu = humidité relative avec algorithme du rayonnement solaire et algorithme du temps de réponse
Gris = humidité relative sans nouveaux algorithmes
Sondage diurne (conditions tropicales)
Exemple de sondage, conditions d'altitude élevée
Exemple de sondage pour l'algorithme du rayonnement solaire
Bleu = humidité relative avec algorithme du rayonnement solaire et algorithme du temps de réponse
Gris = humidité relative sans nouveaux algorithmes
Sondage diurne (conditions d'altitude élevée)
Exemple de statistiques de séries de sondage, conditions tropicales
Comparaison des résultats de l'ancien et du nouveau calcul. Statistiques des vols diurnes en conditions tropicales, 20 vols
Bleu = humidité relative avec algorithmes du rayonnement solaire et du temps de réponse
Ligne de référence HR 0 % = humidité relative sans nouveaux algorithmes
Exemple de statistiques de séries de sondage, conditions d'altitude élevée
Comparaison des résultats de l'ancien et du nouveau calcul. Statistiques des vols diurnes en conditions d'altitude élevée, 50 vols
Bleu = humidité relative avec algorithmes du rayonnement solaire et du temps de réponse
Ligne de référence HR 0 % = humidité relative sans nouveaux algorithmes
L'essai de reproductibilité du vol vérifie la cohérence entre des types similaires de radiosondes lors de la mesure des mêmes conditions atmosphériques. Basées sur les résultats de l'essai, les corrections logicielles, lorsqu'elles sont effectives, conservent le haut niveau de reproductibilité caractéristique du capteur d'humidité de la radiosonde Vaisala RS92.
Reproductibilité du sondage
Différences du sondage jumelé avec les écarts types utilisant les nouveaux algorithmes, conditions d'altitude élevée.
Gauche = Journée, 25 vols
Droite = Nuit, 5 vols
De petites modifications ont été apportées à la table de correction du rayonnement solaire de la radiosonde Vaisala RS92. De plus, l'algorithme de correction du rayonnement solaire tient compte à présent de la ventilation de la radiosonde durant le vol.
La nouvelle table de correction a été utilisée dans l'intercomparaison des radiosondes OMM, à Yangjiang en Chine, en juillet 2010.
Les instructions pour la simulation des fichiers de l'ancienne base de données avec le logiciel DigiCORA® version 3.64 sont disponibles dans le document suivant : Calculs améliorés MW31 3.64
Table de correction du rayonnement solaire du capteur de température RSN2010
REMARQUES :
Table de correction RSN2010 du rayonnement solaire RS92 pour le logiciel de sondage DigiCORA® version 3.64
Les valeurs de correction de la table comme une fonction de la pression et de l'angle d'élévation du soleil. La correction réelle tient compte de la ventilation de la radiosonde en vol, les valeurs présentées dans la table sont calculées pour une ventilation typique de 5 m/s.
Les corrections sont soustraites de la température mesurée.
Table de différences du rayonnement solaire du capteur de température RSN2010 - RSN2005
Exemple de statistiques de séries de sondage : journée, conditions tropicales
Différences diurnes avec écarts types entre le nouveau et l'ancien calcul (RSN2005). Statistiques des vols diurnes en conditions tropicales, 20 vols.
Bleu = nouveau calcul
Ligne de référence = ancien calcul
Vitesse d'ascension moyenne de 5,3 m/s, std 0,4 m/s. Sondages uniques, longueur de la corde de 30 mètres.
Exemple de statistiques des séries de sondage, nuit, altitude élevée
Différences nocturnes avec écarts types entre le nouveau et l'ancien calcul (RSN2005). Statistiques de vols diurnes en conditions d'altitude élevée, 30 vols
Bleu = nouveau calcul
Ligne de référence = ancien calcul
Vitesse d'ascension moyenne de 5,2 m/s, std 0,2 m/s. Sondages uniques, longueur de la corde de 30 mètres.
L'essai de reproductibilité du vol vérifie la cohérence entre des types similaires de radiosondes lors de la mesure des mêmes conditions atmosphériques. L'essai prouve que la reproductibilité reste à un bon niveau.
Reproductibilité du sondage
Différences du sondage jumelé avec les écarts types utilisant le nouveau calcul, conditions d'altitude élevée, 25 vols.
La vitesse moyenne d'ascension des sondages est de 5,3 m/s, l'écart type entre les sondages est de 0,3 m/s. La longueur de la corde du ballon est de 50 mètres.
