Misura del vento troposferico
da aeromobili in volo
Gli aeromobili commerciali trasportano a bordo sensori avionici che misurano velocità, rotta e assetto. Correlando questi dati con le posizioni GPS trasmesse via ADS-B, è possibile ricavare il vento locale con un'accuratezza paragonabile ai radiosondaggi, ma con una copertura spaziotemporale molto maggiore.
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):
L'heading magnetico trasmesso dall'aeromobile viene corretto per la declinazione magnetica locale (calcolata con modello geodetico) e per la deviazione di compassso specifica del velivolo. La velocità rispetto all'aria (TAS) viene estratta dal messaggio Mode-S BDS50; il Mach number e l'IAS da BDS60 forniscono un percorso alternativo per quota > 10.000 ft.
Fonti dati
ADS-B Typecode 19 (velocità)
Ground Speed (GS) e Track GPS da messaggi ADS-B typecode 19. Accuratezza categoria NACv ≥ 1. Filtri: GS 50–850 nodi, angolo di rollio < 2.5°.
Mode-S BDS50 — Track & Speed
True Air Speed (TAS) e roll angle. Il BDS50 è trasmesso solo su interrogazione secondaria (Comm-B) — richiede un ricevitore con capacità Mode-S EHS. Filtri: TAS 100–570 nodi.
Mode-S BDS60 — Heading & Speed
Indicated Air Speed (IAS), magnetic heading e Mach number. Usato come fonte alternativa per TAS quando BDS50 non è disponibile, e per la correzione dell'heading magnetico.
ADS-C via ACARS (oceano)
Per aeromobili transatlantici fuori dalla copertura ADS-B, i report ADS-C trasmessi via ACARS/satcom contengono wind speed e wind direction diretti (BDS44/BDS45). Ricevuti su porta UDP 50174.
Validazione
I valori di vento estratti dagli aeromobili vengono confrontati con due sorgenti indipendenti di riferimento ad alta qualità.
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 di 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
I dati Mode-S grezzi, i CSV MLAT e i dataset storici sono disponibili per ricercatori e istituzioni accademiche. Se stai svolgendo ricerca meteorologica o aeronautica e sei interessato a collaborare, contattaci con una breve descrizione del progetto.
Richiedi collaborazione →