Radiosonde
Les premiers vols d’instruments aérologiques ont été effectués dans la seconde moitié du 19ème siècle avec des cerfs-volants et des météographes, un appareil d’enregistrement mesurant la pression et la température qui a été récupéré après l’expérience. Cela s’est avéré difficile car les cerfs-volants étaient liés au sol et étaient très difficiles à manœuvrer dans des conditions de rafales. De plus, le sondage était limité aux basses altitudes en raison de la liaison avec le sol.
Gustave Hermite et Georges Besançon, Français, furent les premiers en 1892 à utiliser un ballon pour faire voler le météographe. En 1898, Léon Teisserenc de Bort organise à l’Observatoire de Météorologie Dynamique de Trappes la première utilisation quotidienne régulière de ces ballons. Les données de ces lancements ont montré que la température baissait avec la hauteur jusqu’à une certaine altitude, qui variait avec la saison, puis se stabilisait au-dessus de cette altitude. La découverte de la tropopause et de la stratosphère par De Bort est annoncée en 1902 à l’Académie des Sciences. D’autres chercheurs, comme Richard Aßmann et William Henry Dines, travaillaient au même moment avec des instruments similaires.
En 1924, le colonel William Blaire de l’U.S. Signal Corps a fait les premières expériences primitives avec des mesures météorologiques à partir de ballons, en utilisant la dépendance de la température des circuits radio. La première vraie radiosonde qui envoyait une télémétrie codée précise à partir de capteurs météorologiques a été inventée en France par Robert Bureau. Bureau a inventé le nom de « radiosonde » et a volé le premier instrument le 7 janvier 1929. Développé indépendamment un an plus tard, Pavel Molchanov a piloté une radiosonde le 30 janvier 1930. La conception de Molchanov est devenue une norme populaire en raison de sa simplicité et parce qu’elle convertissait les lectures de capteurs en code Morse, ce qui la rendait facile à utiliser sans équipement spécial ni formation.
Travaillant avec une sonde Molchanov modifiée, Sergey Vernov a été le premier à utiliser des radiosondes pour effectuer des lectures de rayons cosmiques à haute altitude. Le 1er avril 1935, il prend des mesures jusqu’à 13,6 km (8.5 mi) en utilisant une paire de compteurs Geiger dans un circuit anti-coïncidence pour éviter de compter les averses de rayons secondaires. C’est devenu une technique importante dans le domaine, et Vernov a volé ses radiosondes sur terre et sur mer au cours des années suivantes, mesurant la dépendance du rayonnement à la latitude causée par le champ magnétique terrestre.
En 1936, la Marine américaine a chargé le Bureau des normes des États-Unis (NBS) de développer une radiosonde officielle à utiliser par la Marine. Le NBS a confié le projet à Harry Diamond, qui avait auparavant travaillé sur la radionavigation et inventé un système d’atterrissage à l’aveugle pour les avions. L’organisation dirigée par Diamond est finalement (en 1992) devenue une partie du Laboratoire de recherche de l’Armée américaine. En 1937, Diamond, avec ses associés Francis Dunmore et Wilbur Hinmann, Jr., a créé une radiosonde qui utilisait une modulation de sous-porteuse audio-fréquence à l’aide d’un oscillateur de relaxation à capacité de résistance. De plus, cette radiosonde NBS était capable de mesurer la température et l’humidité à des altitudes plus élevées que les radiosondes classiques à l’époque grâce à l’utilisation de capteurs électriques.
En 1938, Diamond a développé le premier récepteur au sol pour la radiosonde, ce qui a incité la première utilisation en service des radiosondes NBS dans la marine. Puis, en 1939, Diamond et ses collègues ont développé une radiosonde au sol appelée « station météorologique distante », qui leur a permis de collecter automatiquement des données météorologiques dans des endroits éloignés et inhospitaliers. En 1940, le système de radiosonde NBS comprenait un entraînement de pression, qui mesurait la température et l’humidité en fonction de la pression. Il a également recueilli des données sur l’épaisseur des nuages et l’intensité lumineuse dans l’atmosphère. En raison de cela et d’autres améliorations du coût (environ 25 $), du poids (> 1 kilogramme) et de la précision, des centaines de milliers de radiosondes de style NBS ont été produites à l’échelle nationale à des fins de recherche, et l’appareil a été officiellement adopté par le Bureau météorologique américain.
Diamond a reçu le Prix d’ingénierie de l’Académie des Sciences de Washington en 1940 et le prix IRE Fellow (qui a ensuite été renommé Harry Diamond Memorial Award) en 1943 pour ses contributions à la radio-météorologie.
L’expansion des services de prévision météorologique gouvernementaux économiquement importants au cours des années 1930 et leur besoin croissant de données ont motivé de nombreux pays à lancer des programmes réguliers d’observation de radiosondes
En 1985, dans le cadre du programme Vega de l’Union soviétique, les deux sondes Vénus, Vega 1 et Vega 2, ont chacune largué une radiosonde dans l’atmosphère de Vénus. Les sondages ont été suivis pendant deux jours.
Bien que la télédétection moderne par satellites, aéronefs et capteurs au sol soit une source croissante de données atmosphériques, aucun de ces systèmes ne peut égaler la résolution verticale (30 m (98 pi) ou moins) et la couverture d’altitude (30 km (19 mi)) des observations par radiosonde, ils restent donc essentiels à la météorologie moderne.
Bien que des centaines de radiosondes soient lancées dans le monde chaque jour toute l’année, les décès attribués aux radiosondes sont rares. Le premier exemple connu a été l’électrocution d’un monteur de ligne aux États-Unis qui tentait de libérer une radiosonde des lignes électriques à haute tension en 1943. En 1970, un Antonov 24 effectuant le vol Aeroflot 1661 a subi une perte de contrôle après avoir heurté une radiosonde en vol, entraînant la mort des 45 personnes à bord.