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気球に取り付けられる直前のラジオゾンデ(米国での一例)
GPSゾンデの一例(カナダ)。写真のタイプのサイズは220 × 80 ×75 mm。後方には地上での動作チェックおよび湿度調整機能をそなえた装置が見える。
かつて日本の気象庁で多用されていたRS2-91型レーウィンゾンデ
気球とともに上昇してゆくラジオゾンデ

ラジオゾンデ (: radiosonde: radiosonde) とは、気球に取り付けて飛ばし、高層大気気温湿度気圧などを測定し、測定値を無線で地上に送信する装置[1]

概要編集

地上にいながらにして上空、高度およそ30kmまでの気温湿度気圧などのデータを得るために、主にゴム気球にとりつけて飛ばされる無線機付き気象観測機器のことである。高層気象観測装置の一種であり、またテレメトリ装置の一種とも言える。

「radiosonde」という名称は、発明者のフランス人ロベール・ビュローフランス語版による造語で、「ラジオ」はフランス語英語等々で無線電波、「ゾンデ」はドイツ語フランス語探針のことである。英語でもradiosondeと呼ばれるのが一般的。

分類・種類

気球につけて飛ばし高層気象のデータを電波で地上に送信する装置全般を総称して「ラジオゾンデ」と呼ぶが、観測できるデータの種類などによってさまざまに下位分類されている。→#分類・種類

構成・構造

ラジオゾンデは主に計測機器、センサー類、無線送信機の回路基板電池、送信用アンテナなどから構成される。 (一般論としては)温度計湿度計はラジオゾンデから突き出たアームに取り付けられており、気圧計や無線送信機、電池などはラジオゾンデの本体内部に配置される[2]。 電池は小型の積層電池、注水電池(塩化銀電池)、リチウム一次電池が用いられる。これらは環境負荷の少ないものが選定・使用されている。なお半導体が普及する以前は、小型の真空管を用いた回路を使用していた。

ラジオゾンデによる観測の流れ

通常の流れとしては、ラジオゾンデは水素ガスなどを詰めたゴム気球につるされた状態で放たれ飛揚し[2]、1分間に 300~400mほどの速度で上昇しながら[2]、上空の気温湿度気圧などを観測したデータを無線送信機で送信する。周波数としては、403.3MHz~405.7MHzの100kHz間隔・1673MHz・1680MHz・1687MHzなどで、信号形式で送信される。それを地上で受信機を用いて受信し、データを解読・解析する。600gのゴム気球を用いた場合、約90分で上空30km程度に達すると気球の膨張が限界に達して破裂し、ラジオゾンデはパラシュートで地上に降下し[2]、観測終了。

多くは使い捨てだが、修理した方が安く上がるのであれば回収されたゾンデを修理して使用する(この場合、ケースには放出者の連絡先と「本機を拾得された方は御連絡下さい」などの文言が書かれる)。

日本

日本では、全国18箇所の気象台測候所航空自衛隊陸上自衛隊大学などの研究機関、日本気象協会などが観測を実施している。気象台・測候所では、通常1日に2回(8時30分・20時30分)飛ばしている。台風接近時などは1日に最大4回飛ばすことがある。海上保安庁では船舶から飛ばしているが、航空機から投下することもある。[3]

高層観測のためにゾンデを放球する場合、定時観測では年に1-2回、航空路誌(AIP:Aeronautical Information Publication)で告知するほか、臨時観測する場合、放球数時間前に航空当局に対して「高層観測を行うためのゾンデ放球を行う」旨の告知を行い、ノータムを流してもらうことになっている。

日本から飛ばした場合、多くは偏西風に乗って太平洋上へ落下するが、季節や時間帯、地理的な影響や気象条件などにより、陸地に落下する場合もある(ただし陸地に落下することが予想される場合は、パラシュートを取り付けて飛ばしている)。過去には、八丈島測候所から飛揚されたラジオゾンデが、通常通り上空まで上昇後、再び、八丈島に落下したという事例がある。

分類・種類編集

  • レーウィンゾンデ(rawinsonde): 気圧、気温や湿度の他に風向・風速を測定する機能も持つ観測機器を特に区別する呼び方、分類法。
  • エコーゾンデ:測風精度をレーウィンゾンデより向上させるため、ゾンデに無線の受送信機能を持たせたトランスポンダを装備し、地上設備のパルス送信機の電波をゾンデが受信後、応答電波を発し、送受信の所要時間から直線距離を計測する装置
  • GPSゾンデ : ゾンデが気象データのほか自機のGPS情報をGPS衛星から取得してDGPS(相対測位方式)により誤差数m程度まで補正して、その3次元の位置情報を地上に送信し、気象データとともに高度や風向・風速を観測するもの。GPSゾンデは小型軽量化が著しくまた測風観測に必要な地上の方向探知器システムが不要になることから、近年はレーウィンゾンデに代わって主流になりつつある。18,000 m (59,000 ft)以上の高度では対共産圏輸出統制委員会(COCOM)規制の名残で大陸間弾道ミサイルのような用途への搭載を防ぐためにGPSは使用できない[4][5][6]
  • 放射能ゾンデ : 上空の放射線量を計測するもの
  • オゾンゾンデ : オゾン濃度を計測するもの
  • エアロゾルゾンデ : などのエアロゾルを計測するもの
  • 電気ゾンデ : 空中の電位差を計測するもの

なお通常レーウィンゾンデで観測できる測定量以外の量を観測する機能を持つゾンデは、総称して特殊ゾンデという。

歴史編集

 
(まだ電波でデータを送信するものではないが)米国で気球につけて飛ばされた観測装置(1898年)
前史

ラジオゾンデが発明される前に、そのヒントや材料となる観測や実験はあり、(気球を用いた気象観測だが、送信機を用いないものとしては)1892年に、フランス出身のfr:Gustave Hermitefr:Georges Besançonは気球で気象観測機器を飛ばした。 (無線を用いたがラジオゾンデとは言い難いものとしては)1924年、米軍のen:Signal Corps(通信隊)のウィリアム・ブレア大佐は、無線回路の温度依存性を利用した素朴な実験を行った。

歴史

真にラジオゾンデと言えるもの、つまり正確なデータを観測し電波で送信した最初のものは、1929年にフランス人ロベール・ビュローフランス語版によって発明されたものであり、1929年1月7日に最初の観測が行われた。このビュローが「ラジオゾンデ」という造語も行った。


規制法規編集

ラジオゾンデは無線局の一種にあたり、各国の電波関連法規の規制を受ける。


日本

日本では、電波法施行規則第2条第1項第42号に「航空機、自由気球、たこ又は落下傘に通常装置する気象援助業務用の自動送信設備であって、気象資料を送信するもの」と定義し、電波型式周波数空中線電力を第13条の3の2に定めている。また、適合表示無線設備でなければならず技適マークの表示は必須である。(従前は無線機器型式検定規則による検定機器で検定マークの表示が必須であった。)なお、上記の400MHz帯の周波数は、2009年(平成21年)に高度化に伴いデジタル式を導入後のものであり、従前の型式(電波型式はアナログ、周波数は404.5MHzおよび1600MHz帯の3波、空中線電力1W以下)のものについては、2019年6月25日まで免許される。

気象援助局も参照。

脚注編集

関連項目編集

外部リンク編集