Seit dem Ausbruch des Coronavirus COVID-19 haben sich unsere Leben drastisch verändert. Fast 20 % der globalen Bevölkerung sind zur Zeit in irgendeiner Art von Ausgangssperren betroffen, fahren nicht mehr zur Arbeit oder in den Urlaub. Strassen, sowie Lufträume wirken plötzlich verlassen.

Gerade die Luftfahrtindustrie ist von den Folgen stark betroffen. Viele Fluggesellschaften haben ihre Flotten gegroundet und Lufthansa, Europa’s grösster Betreiber, wird seine Flüge im April um 50 % reduzieren. Im Hinblick auf die weltweite Entwicklung der Pandemie scheint es sogar, dass eine Reduktion von 90 % notwendig sein könnte. Die Luftfahrtindustrie wird wohl durch die Krise nachhaltig verändert werden. Es wird sich zeigen, wie viele Unternehmen und Flugrouten nach der Krise wieder vollumfänglich in Betrieb gehen werden.

Die Luftfahrtindustrie ist ein wichtiger Bestandteil der Messungen von meteorologischen Parametern in höheren Luftschichten (z. B. Windgeschwindigkeit und Temperatur). Täglich werden gut 230'000 Beobachtungsdaten über die WMO Plattform (World Meteorological Organisation WMO - GTS) zur Verfügung gestellt.

Die Zentren für die globalen Wettervorhersagen, wie EZMW (Europäisches Zentrum für Mittelfristige Wettervorhersagen), NOAA und UK Met Office, nutzen die Daten, um den Zustand der Atmosphäre besser zu verstehen und gleichzeitig die Initialbedingungen für ihre Modelle festzulegen.

2019 wurden Studien vom EZMW durchgeführt, um die Wirksamkeit der Beobachtungsdaten der Flugzeuge in den Modellen zu validieren. Es hat sich gezeigt, dass sich die Kurzfristvorhersagen für Wind und Temperatur in diesen Luftschichten ohne solche Beobachtungsdaten um 15 % verschlechtern. Der Effekt ist auch noch bei Vorhersagen bis zu sieben Tagen zu sehen.

AMDAR (European Aircraft Meteorological Data Relay) Daten für den 2. März 2020AMDAR (European Aircraft Meteorological Data Relay) Daten für den 2. März 2020
AMDAR (European Aircraft Meteorological Data Relay) Daten für den 23. März 2020AMDAR (European Aircraft Meteorological Data Relay) Daten für den 23. März 2020

Die Farben zeigen die Flughöhe: rot für tiefe Höhen und hellblau für hohe Höhen. Im direkten Vergleich ist eine Reduktion der Dichte der Flüge zu erkennen. Markant sind die Reduktionen über Italien und Osteuropa.

Die fehlenden Daten der Luftfahrtindustrie stellt viele Wetterzentren vor ein Problem. Einige Zentren erhöhen nun den Anteil der Satellitendaten, die sie verwenden. Auch die Anzahl Anträge für den Einsatz von Radiosonden (Helium-gefüllte Ballone, die mit Messinstrumenten ausgestattet sind) ist stark angestiegen, wobei beide Techniken an ihre Grenzen stossen.

Satellitendaten dienen als verlässliche Quelle für Temperatur und Feuchte in der Atmosphäre, aber Windfelder werden kaum abgebildet. Zudem kann die atmosphärische Grundschicht, die ersten ein bis zwei km über Grund, nicht wirklich aufgelöst werden. Die Grundschicht ist aber die Schicht, in der sich Nebel und Stürme entwickeln und so unser Wetter bestimmen.

Radiosonden hingegen sammeln Daten in der Grundschicht, aber ihr Einsatz findet nur sporadisch statt. Zum einen tragen sie teure Messinstrumente mit sich, zum anderen werden sie mit Helium gefüllt, welches ein rares Gut ist. Nicht zu vergessen ist, dass sie nach dem Start verloren gehen, weil sie mit dem Wind mitgetragen werden. Es ist somit keine nachhaltige Lösung.
Meteomatics’ Wetterdrohnen schliessen die Datenlücke in der atmosphärischen Grundschicht

Meteomatics’ Wetterdrohnen schliessen die Datenlücke in der atmosphärischen Grundschicht

Wetterdrohnen sind die zuverlässige und nachhaltige Lösung für meteorologische Institutionen, um Wetterdaten in der Troposphäre zu sammeln. Meteomatics, mit Sitz in St. Gallen, Schweiz, stellt seine eigenen Wetterdrohnen, die Meteodrones, her. Die Meteodrones sind speziell dafür entwickelt, Wetterdaten zu sammeln, und sie sind auch in der Lage in ausserordentlichen Wetterbedingungen zu fliegen (s. schwere Unwetter – Testflüge mit NOAA’s National Severe Storms Laboratory in den USA).

Mit dem Ziel die Wetterdrohnen in jeglichen Bedingungen und auf dem Land oder in der Stadt einzusetzen, hat Meteomatics eine einzigartige Lösung für die Meteodrones entwickelt. Akkuleistung, automatischen Rettungssystem und Heizungsrotoren gegen Icing sind einige der Merkmale der Meteodrones.

Skew-T log-p Diagramm vom 20. März 2020 für einen Flug in der Schweiz
Skew-T log-p Diagramm vom 20. März 2020 für einen Flug in der Schweiz

Das Diagramm zeigt die durch die Meteodrone gemessene Temperatur und Wind eines einzelnen Fluges. Die Flughöhe beträgt 5'612 m ü. M. Dabei wurden Temperaturen bis zu -20 / -25 °C gemessen.

Skew-T log-p Diagramm vom 22. März 2020 für einen Flug in der Schweiz
Skew-T log-p Diagramm vom 22. März 2020 für einen Flug in der Schweiz

Ein weiteres Temperatur- und Windprofile der Meteomatics’ Meteodrone am 22. März 2020. Eine Flughöhe von 4'245 m ü. M. wurde erreicht. Auf etwa 2'000 m wurde ein Taupunkt von -61 °C gemessen und 0.5 % relative Feuchte. Somit waren sehr trockene Luftmassen in der mittleren Troposphäre präsent und ein starker Gradient in der relativen Feuchte von 1'300 m an. Diese Eigenschaften werden wahrscheinlich nicht von den herkömmlichen Beobachtungssystemen erfasst.

Meteomatics integriert die gesammelten Daten bereits in ein bestehendes WRF-Modell (SWISS1k). Diese Daten können gleich wie die Daten von Radiosonden gehandhabt und assimiliert werden.

Für die Bestimmung von meteorologischen Variablen in der unteren Atmosphäre werden die Temperaturgradienten (lapse rate) von Bodenstationen genutzt. Diese können jedoch fehlerbehaftet sein. Die Meteodrones messen die tatsächlichen Temperaturgradienten in der Atmosphäre, welche dann auch auf andere Regionen angewendet werden können.
Initialisierung des WRF-Modells mit Meteomatics’ Wetterdrohnendaten
Initialisierung des WRF-Modells mit Meteomatics’ Wetterdrohnendaten

Einzelne Wetterzentren zählen bereits zu Meteomatics Kunden, wie zum Beispiel NOAA (United States National Oceanic and Atmospheric Administration).
Meteomatics erwartet, dass in naher Zukunft weitere nationale Wetterdienste die Beobachtungsdaten von Drohnen einsetzen werden, was durch die aktuelle Krise des Coronavirus sogar beschleunigt werden kann.

Meteomatics hat auch ein White Paper zu seinen Meteodrones publiziert, welches weitere Informationen zu den Systemen enthält. Sie finden es hier.

Für weiter Informationen, kontaktieren Sie Meteomatics über sales@meteomatics.com.