Misura del vento troposferico
da aeromobili in volo
Gli aerei di linea hanno a bordo sensori che misurano velocità, prua e assetto, e una parte di questi dati arriva ai nostri ricevitori nei messaggi Mode-S. Mettendoli insieme alla velocità GPS trasmessa via ADS-B si ricava il vento nel punto in cui vola l’aereo. Il progetto si è concluso: qui sotto ci sono il metodo e i risultati del confronto con ERA5 e IASI.
Metodologia
Il principio fisico è semplice: la velocità al suolo di un aeromobile (misurata via GPS/ADS-B) è la somma vettoriale della velocità rispetto all’aria e del vento. Invertendo la relazione:
In forma vettoriale, decomponendo nelle componenti zonale (u, ovest→est) e meridionale (v, sud→nord):
La prua magnetica trasmessa dall’aereo viene corretta per la declinazione magnetica locale (calcolata con un modello geodetico) e per la deviazione della bussola di quel velivolo. La velocità vera (TAS) viene dal messaggio Mode-S BDS50; numero di Mach e IAS, dal BDS60, sono un percorso alternativo sopra i 10.000 ft.
Fonti dati
ADS-B typecode 19: velocità
Velocità al suolo (GS) e rotta GPS dai messaggi ADS-B typecode 19. Categoria di accuratezza NACv ≥ 1. Filtri: GS 50–850 nodi, angolo di rollio < 2,5°.
Mode-S BDS50: rotta e velocità
Velocità vera (TAS) e angolo di rollio. Il BDS50 arriva solo come risposta a un’interrogazione secondaria (Comm-B), quindi serve un ricevitore che decodifichi il Mode-S EHS. Filtri: TAS 100–570 nodi.
Mode-S BDS60: prua e velocità
Velocità indicata (IAS), prua magnetica e numero di Mach. Serve come fonte alternativa della TAS quando manca il BDS50, e per correggere la prua magnetica.
ADS-C via ACARS (oceano)
Per aeromobili transatlantici fuori dalla copertura ADS-B, i report ADS-C trasmessi via ACARS/satcom contengono direttamente velocità e direzione del vento (BDS44/BDS45). Ricevuti su porta UDP 50174.
Validazione
Il vento ricavato dagli aerei è stato confrontato con due riferimenti indipendenti.
ERA5 (ECMWF)
Rianalisi meteorologica globale del Centro Europeo per le Previsioni a Medio Termine. Risoluzione orizzontale ~31 km, 37 livelli di pressione da 1000 hPa a 1 hPa. Scaricata via Copernicus Climate Data Store (CDS).
IASI (satellite MetOp)
Interferometro infrarosso a bordo dei satelliti MetOp-A/B/C di EUMETSAT. Fornisce profili verticali di vento, temperatura e umidità su 26 livelli. Dati in formato BUFR ricevuti via SFTP in tempo quasi-reale.
Risultati della validazione (giugno 2025)
| Confronto | Bias u | Bias v | RMSE u | RMSE v | Std u | Std v |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mode-S vs ERA5 23 giu 2025 | +0,21 m/s | +1,77 m/s | 7,38 m/s | 6,57 m/s | 7,37 m/s | 6,33 m/s |
| IASI vs ERA5 13 giu 2025 | +1,29 m/s | –4,16 m/s | 4,61 m/s | 7,15 m/s | 4,43 m/s | 5,82 m/s |
| Mode-S vs IASI 13 giu 2025 | –1,91 m/s | +6,83 m/s | 10,99 m/s | 12,33 m/s | 10,83 m/s | 10,26 m/s |
u = componente zonale (ovest→est) · v = componente meridionale (sud→nord) · filtro densità attivo per Mode-S vs ERA5
Infrastruttura tecnica
Collaborazione e accesso ai dati
Le tracce si scaricano già in self-service con l’API; per ricercatori e istituzioni accademiche ci sono anche estrazioni in blocco (molti aerei o periodi lunghi). Se stai svolgendo ricerca meteorologica o aeronautica e sei interessato a collaborare, contattaci con una breve descrizione del progetto.
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