Validierungsberichte & Studien

eINZIGARTIGE DATEN AUS DER GRUNDSCHICht

Im Folgenden finden Sie Berichte und Studien von uns oder unseren Partnern

Air Support - Meteodrones Article in Meteorological Technology International Magazine

Meteomatics' Meteodrones might become a real alternative for radiosondes as their capabilities cuntinously evolve to fly in inclement weather and at ever higher altitudes.

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On the Use of Unmanned Aircraft for Sampling Mesoscale Phenomena in the Preconvective Boundary Layer

The potential value of small unmanned aircraft systems (UAS) for monitoring the preconvective environment and providing useful information in real time to weather forecasters for evaluation at a National Weather Service (NWS) Forecast Office are addressed. The general goal was to demonstrate whether a combination of fixed-wing and rotary-wing UAS can provide detailed, accurate, and useful measurements of the boundary layer important for determining the potential for convection initiation (CI). Two field operations were held: a validation study in which the UAS data were compared with collocated measurements made by mobile rawinsondes and ground-based remote sensing systems and a real-time experiment held to evaluate the potential value of the UAS observations in an operationally relevant environment. Vertical profile measurements were made by the rotary-wing UAS at two mesonet sites every 30 min up to 763 m (2500 ft) AGL in coordination with fixed-wing UAS transects between the sites. The results showed the ability of the fixed-wing UAS to detect significant spatial gradients in temperature, moisture, and winds. Although neither of two different types of rotary-wing UAS measurements were able to strictly meet the requirements for sensor accuracy, one of the systems came very close to doing so. UAS sensor accuracy, methods for retrieving the winds, and challenges in assessing the representativeness of the observations are highlighted. Interesting mesoscale phenomena relevant to CI forecasting needs are revealed by the UAS. Issues needing to be overcome for UAS to ever become a NOAA operational observing system are discussed.

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meteodrones_high altitude test jungfraujoch

Höhentest auf dem Jungfraujoch (3454m)

Ein wichtiges Thema bei der Weiterentwicklung der Meteodrone ist die Flughöhe, um zukünftig noch umfassender Daten erheben zu können. Zu diesem Zweck sind die Meteodrones vom Jungfraujoch aus in den Himmel gestiegen. Dabei konnten die Anforderungen an das Antriebssystem für Flüge in extremer Höhe spezifiziert werden.

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Neuer Höhenrekord der Meteodrones

Ziel der Meteodrones ist es hochaufgelöste Wettervorhersagesysteme zu verbessern. Mit Hilfe der Drohnen werden meteorologische Parameter innerhalb der Grundschicht gemessen und so die bestehende Datenlücke geschlossen. Zu diesem Zweck wurden bereits unzählige Sondierungsflüge bis 2km über Grund durchgeführt. Am 29. Juli 2017 wurde mit Flügen bis 3000m über Grund ein neuer Höhenrekord aufgestellt.

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Improving High-Impact Numerical Weather Prediction with Lidar and Drone Observations

The Status and Future of Small Uncrewed Aircraft Systems (UAS) in Operational Meteorology

The boundary layer plays a critical role in regulating energy and moisture exchange between the surface and the free atmosphere. However, the boundary layer and lower atmosphere (including shallow flow features and horizontal gradients that influence local weather) are not sampled at time and space scales needed to improve mesoscale analyses that are used to drive short-term model predictions of impactful weather. These data gaps are exasperated in remote and less developed parts of the world where relatively cheap observational capabilities could help immensely. The continued development of small, weather-sensing uncrewed aircraft systems (UAS), coupled with the emergence of an entirely new commercial sector focused on UAS applications, has created novel opportunities for partially filling this observational gap. This article provides an overview of the current level of readiness of small UAS for routinely sensing the lower atmosphere in support of national meteorological and hydrological services (NMHS) around the world. The potential benefits of UAS observations in operational weather forecasting and numerical weather prediction are discussed, as are key considerations that will need to be addressed before their widespread adoption. Finally, potential pathways for implementation of weather-sensing UAS into operations, which hinge on their successful demonstration within collaborative, multi-agency-sponsored testbeds, are suggested.

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Whitepaper: Wie Meteodrones Wettervorhersagen verbessern

Dieses Whitepaper beschreibt die Herausforderungen durch Beobachtungsdaten für moderne, numerische Wettervorhersagen und wie diese mit unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) bewältigt werden könnten. Kleine Drehflügel-UAVs haben das Potenzial, ein einzigartiges Beobachtungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, detaillierte vertikale Profile von Temperatur, Feuchtigkeit, Luftdruck und Wind zu messen. Diese meteorologischen Daten - erfasst innerhalb der planetaren Grenzschicht (PBL) - helfen, das Potenzial für Unwetterbildung zu bestimmen und die Vorhersagefähigkeit für atmosphärische Bedingungen wie u.a. Hagel, Vereisung und Nebelbildung zu verbessern.

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Abschlussbericht: SOPHIA - Studie zur Propeller Icing Gefahr im Bereich der Mini-UAV Luftfahrt

Die Vereisung von Propellern ist bei Helikoptern und Passagierflugzeugen ein bekanntes Problem. Immer stärker wird der Luftraum auch von unbemannten Flugobjekten genutzt, die der Vereisung gleichermassen ausgesetzt sind. Dieses Phänomen konnte auch bei Testflügen der Meteodrone beobachtet werden. Weil es zur Icing Gefahr von Propellern bei UVAs bisher keine Studien gibt, hat Meteomatics gemeinsam mit dem BAZL (Bundesamt für Zivilluftfahrt) die Vereisung von Propellern untersucht.

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Bericht: Meteodrone-Schadstoffmessungen

Gemeinsam mit dem Amt für Umweltschutz des Kantons Uri und der Phoster GmbH, testete die Meteomatics den Einsatz von Drohnen zur Messung der Luftqualität. Das Fazit des zweitägigen Pilotprojektes, in Bezug auf Messqualität und Relevanz für lufthygienische Fragestellungen, ist in folgendem Bericht beschrieben.

Meteodrones Messungsbericht herunterladen (PDF)

Improving High-Impact Numerical Weather Prediction with Lidar and Drone Observations

The current atmospheric observing systems fail to provide a satisfactory amount of spatially and temporally resolved observations of temperature and humidity in the planetary boundary layer (PBL) despite their potential positive impact on numerical weather prediction (NWP). This is particularly critical for humidity, which exhibits a very high variability in space and time or for the vertical distribution of temperature, determining the atmosphere’s stability. Novel ground-based lidar remote sensing technologies and in situ measurements from unmanned aerial vehicles can fill this observational gap, but operational maturity was so far lacking. Only recently, commercial lidar systems for temperature and humidity profiling in the lower troposphere and automated observations on board of drones have become available. Raman lidar can provide profiles of temperature and humidity with high temporal and vertical resolution in the troposphere. Drones can provide high-quality in situ observations of various meteorological variables with high temporal and vertical resolution, but flights are complicated in high-wind situations, icing conditions, and can be restricted by aviation activity. Both observation systems have shown to considerably improve analyses and forecasts of high-impact weather, such as thunderstorms and fog in an operational, convective-scale NWP framework. The results of this study demonstrate the necessity for and the value of additional, high-frequency PBL observations for NWP and how lidar and drone observations can fill the gap in the current operational observing system.

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Abschlussbericht: SOPHIA 2 - Studie zur Propeller Icing Gefahr im Bereich der Mini-UAV Luftfahrt

Die Vereisung von Propellern ist bei Helikoptern und Passagierflugzeugen ein bekanntes Problem. Immer stärker wird der Luftraum auch von unbemannten Flugobjekten genutzt, die der Vereisung gleichermassen ausgesetzt sind. Dieses Phänomen konnte auch bei Testflügen der Meteodrone beobachtet werden. Im Rahmen von SOPHIA-2 wurde die bereits früher durch das BAZL (Bundesamt für Zivilluftfahrt) geförderte Studie SOPHIA vertieft, und die Vereisung von Propellern sowie die Berechnung von Icing Prognosen untersucht.

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Aussergewöhnliche Messflüge

Während unserer nächtlichen Messflüge sammeln wir eine Vielzahl an ausserordentlichen Daten. Einige besonders spezielle Bedingungen haben wir hier für Sie aufbereitet:

Meteodrones starten bei ISARRA Konferenz durch

Die eigens von Meteomatics entwickelten Meteodrones haben bereits in den vergangenen Jahren eine Ausnahmestellung unter den präsentierten Flugkörpern eingenommen und sind auch 2017 in Cardington wieder in den Himmel gestiegen. Neben der Validierung der angewandten Messtechniken standen Vergleiche mit Anbietern anderer Messsysteme auf dem Programm.

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