ラジオゾンデ
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、1分間に 300~400mほどの速度で上昇しながら、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、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)。
ラジオゾンデを放つ前に、まず受信機に必要な設定をする気象担当者(米国海軍)
米国の空母 キティーホークからラジオゾンデを放つ準備をする気象担当者
ラジオゾンデからの電波を地上で受信するためのアンテナの一例(米国)
降下後のラジオゾンデ
塵などのエアロゾルを計測するもの。
気象学において、地上気象観測と同じように重要な位置を占める観測が高層気象観測である。これからわかった高層気象の規則性は大気力学の発展を後押しし、数値予報の発達などにも大きな影響を与えた。現在においても、高層天気図は天気予報に必須となっている。
18世紀末の気球の発明の後、しばらくは上層大気の探検的な意味合いで気球が使われて発達した。気球を使った高層気象観測では、当初気球観測には人が乗って結果を記録・確認する必要があった。そのため気球観測用のゴンドラは「若い気象学者を育てるゆりかご」といわれた時代もあった。
当時高空で人間に安定して酸素を供給するのは簡単ではなく、重い人間を乗せる気球の浮揚力と人間の安全性を考慮すると、高度10km程度が有人気球が上れる限界と考えられた。1862年にイギリスの気象学者ジェームズ・グレーシャーは、初めて高度約12kmまで気球で上がったが、その時の観測は命がけとなった。下降するために水素を放出するガスバルブを開ける曳索が絡まったまま気球が上昇し続けたため、彼は酸素不足で意識を失い、相棒の操縦士が寒さで動かなくなった腕の代わりに歯でバルブの曳索を引いてバルブを開け、辛うじて降下することができた。
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。