Nell’ambito delle attività di monitoraggio dell’atmosfera, l’osservazione dei parametri alle diverse quote è di primaria importanza. Le osservazioni al suolo, ovvero dei dati provenienti dalle Stazioni Meteorologiche sono irrinunciabili, ma è con i dati raccolti nella terza dimensione che il quadro generale sullo stato dell’atmosfera diventa davvero completo.

Ogni giorno, nel mondo, da circa 2000 siti sparsi sulla superficie del Pianeta, hanno luogo i lanci di radiosonde nella libera atmosfera[1] per eseguire quelli che tecnicamente si definiscono sondaggi termodinamici in quota, e che consentono di rilevare l’andamento dei parametri atmosferici sino oltre il limite della Troposfera. La radiosonda è un piccolo apparato, del peso di poco più di 100 grammi, dotato di appositi sensori e corredato di dispositivi di ricetrasmissione UHF e GPS. La rete di radiosondaggi, prevede l’effettuazione di lanci dei palloni sonda ad ore prestabilite, ovvero, alle 00:00 e alle 12:00, ora di Greenwich, i cui dati vengono inviati alle stazioni riceventi al suolo e codificati in specifici messaggi, scambiati tra tutti i paesi membri dell’Organizzazione Meteorologica Mondiale (OMM-WMO), nell’ambito del programma Global Observing System – GOS[2]. Il radiosondaggio in quota è fondamentale, in quanto consente di ricavare un profilo termodinamico dell'atmosfera, dalla superficie terrestre fino ad altitudini che possono oltrepassare i 30-35 km e giungere in piena Stratosfera.

I dati rilevati sono costituiti dai parametri meteorologici di base: Temperatura, Umidità, Pressione e Vento, ma alcune radiosonde sono equipaggiate anche con sensori per misurare le concentrazioni dei cosiddetti gas serra, l’ozono, gli inquinanti, la radiazione ecc.). Questi dati diventano essenziali per alimentare i modelli matematici per l’elaborazione di mappe di analisi del tempo in atto e delle mappe di previsione del tempo. I dati in quota raccolti costituiscono inoltre, una preziosa banca dati ad uso climatologico. Sono spesso utilizzati a scopo di studio e di ricerca da Università ed Enti e costituiscono una fonte d’informazione fondamentale per le esigenze di Protezione Civile.

Il sondaggio termodinamico dell’atmosfera si realizza quindi con il rilascio della radiosonda (attualmente, presso il Servizio Meteorologico dell’A.M., è in uso la Vaisala RS41-SG), collegata a un pallone-sonda in lattice naturale, gonfiato con una predeterminata quantità di gas elio, tale da consentire una velocità ascensionale media di 5 m/sec e in grado di condurre l’apparato fino a una quota di 30-35000 m. Durante l’ascesa, della durata di circa 2 ore, la radiosonda è costantemente collegata a terra mediante trasmissione UHF e la sua posizione è tracciata da una rete di 13 satelliti GPS. I sensori di temperatura e di umidità, costituiti da filamenti metallici con differenti caratteristiche di dilatazione e conducibilità, modulano un segnale portante in ragione dei valori riscontrati. Tramite la rilevazione continua della velocità e posizione del ricevitore GPS incorporato, il software ricava, con le opportune correzioni differenziali, i dati di pressione atmosferica e di direzione e intensità del vento. Quindi, i valori dei quattro parametri fondamentali - Temperatura, Umidità, Pressione e Vento - sono resi immediatamente disponibili a terra, alla cadenza di un'acquisizione al secondo. Ad una quota mediamente inferiore ai 10hPa, il pallone, partito con un diametro di circa 1,6 m, arriva a misurare circa 8 m e, al raggiungimento della pressione esterna minima sostenibile, raggiunge il punto di scoppio; la radiosonda ritorna così al suolo, rallentata da un paracadute incorporato al pallone stesso.

I dati ricevuti sono elaborati e inoltrati ai sistemi di telecomunicazione della rete osservativa globale, per essere poi ricevuti dai centri di calcolo, dove sono rielaborati e utilizzati per molteplici finalità dai Modelli matematici per le Previsioni Numeriche, dalla Modellistica di verifica delle previsioni, dai software di supporto all’analisi delle condizioni atmosferiche in atto e dai Modelli di dispersione degli inquinanti. Una corretta e accurata analisi del tempo in atto, consentita anche dai moderni radiosondaggi, è il presupposto per una previsione del tempo meteorologico atteso sempre più dettagliata e affidabile.

Il Sistema per il radiosondaggio automatico MAS15, la cosiddetta “Autosonda”, è un complesso tecnologicamente avanzato, che compendia innovativi sistemi di automazione e robotica con software all’avanguardia ed evoluti sistemi di comunicazione e geo-localizzazione. Il sistema è prodotto dalla VAISALA, azienda finlandese leader mondiale nel settore dei sensori e sistemi per la meteorologia.

L’attività di osservazione in quota del Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare consta di una rete di sei Stazioni dislocate sul territorio nazionale: Pratica di Mare, Lecce Galatina, Trapani Birgi, Decimomannu, Cameri e Udine Rivolto. Il Network, oltre a soddisfare le esigenze di analisi e previsioni a cura del Servizio Meteorologico dell’AM e di supporto alla fornitura dei Servizi per la Navigazione Aerea (SNA), è inserito in diversi programmi di cooperazione scientifica internazionale a livello europeo e mondiale. La stazione di Pratica di Mare, in particolare, fa anche parte della Rete mondiale di Osservazione in quota in ambito Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO - Global Climate Observing System for Upper-Air Network – GCOS - GUAN) e deve rispondere a standard più elevati.

Il sistema Autosonda è schematicamente costituito da una sezione gas elio, un’unità di gonfiaggio e lancio, una sezione telecomunicazioni, con ricevitori e antenne UHF e GPS e un’area robotica, con carosello di 20 carrelli, uno per ogni “Treno di lancio” (radiosonda e Pallone - sonda con paracadute) per ciascuno dei radiosondaggi programmabili. Completano il sistema un Controllore Logico Programmabile per il Ground Check (stazione di ricondizionamento della radiosonda, per la validazione e l’inizializzazione della stessa), un’area software con computer di controllo e applicativo di gestione dell’intero sistema. Infine si aggiungono una stazione meteorologica automatica per il rilevamento dei dati a terra necessari alla comparazione nel ricondizionamento e tutte le infrastrutture di sicurezza e continuità energetica. Le operazioni di radiosondaggio, sia in modalità completamente automatica, sia semiautomatica, ossia con abilitazione al lancio da parte di un operatore remoto che si rende necessaria sugli aeroporti per non interferire con le operazioni di volo, presuppongono alcune attività di preparazione. Tra queste figurano la programmazione dei lanci (alle ore 11:00 e 23:00 UTC), con possibilità di ripetizione del lancio entro un’ora in caso di lancio fallito, la preparazione e il caricamento periodico (circa settimanale) dei Treni di lancio sul “carosello” e la sostituzione dei pacchi di gas elio da 16 bombole ciascuno, per un’autonomia di oltre un mese al ritmo di 2 lanci al giorno.

L’introduzione di questo sistema automatizzato ha avuto molti aspetti positivi. Certamente, ha consentito di razionalizzare le risorse umane, riducendo drasticamente l’impiego di personale specializzato. Da una trentina di persone, necessarie per ogni Stazione di radiosondaggio fino agli anni ’80, con metodologie quasi completamente manuali, con l’avvento dei computer, si è passati ad impiegare 6-7 persone in turni H24 per 365 giorni l’anno. Oggi, grazie a questo nuovo sistema automatizzato, si è arrivati ad impiegare, in modo non continuativo, un paio di tecnici specializzati.

I vantaggi dell’Autosonda però, sono riscontrabili soprattutto in termini di accuratezza, affidabilità e, soprattutto, dell’altissimo tasso di disponibilità dei dati in tempo reale anche in collegamento remoto, senza trascurare la flessibilità di utilizzo del nuovo sistema. In particolare, il Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia Aerospaziale (CNMCA) di Pratica di Mare, infatti, ha la possibilità di usufruire dei dati rilevati dalle sei stazioni in tempo reale mentre i sondaggi sono ancora in corso e ha la facoltà di incrementare o ridurre il numero di lanci da una specifica stazione, in ragione delle particolari condizioni del tempo sull’area di competenza. Su richiesta delle Agenzie e degli Enti pubblici accreditati, poi, si possono eseguire radiosondaggi supplementari per esigenze particolari.

L’Autosonda diventa così un altro tassello congeniale alla proverbiale vocazione dell’Aeronautica Militare, di proiettarsi al futuro, con grande propensione verso lo sviluppo tecnologico e la sperimentazione scientifica, anche nel settore meteorologico, implementando sistemi sempre più evoluti e all’avanguardia.