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Un pallone sonda è un particolare pallone aerostatico che porta a bordo degli strumenti di misura meteorologici. Gli strumenti presenti sul pallone sonda hanno il compito di raccogliere ed inviare le misurazioni effettuate, che riguardano la pressione atmosferica, la temperatura e l'umidità dell'aria.
La trasmissione dei dati meteorologici avviene tramite delle radiosonde, che sono particolari apparecchiature che sfruttano le onde radio per la trasmissione dei dati. Inoltre è possibile ottenere informazioni che riguardano il flusso delle correnti aeree (venti) registrando istante per istante la posizione del pallone aerostatico attraverso sistemi GPS, radar oppure tramite la tecnica del "direction finding".
Possono anche essere utilizzate delle radiosonde per applicazioni particolari, ad esempio per la misurazione della concentrazione di ozono nell'atmosfera.