Projekt „aviosense“

Ermittlung von meteorologischen Informationen aus Mode S Transponderdaten

 

Problemstellung

Die Gewinnung von meteorologischen Informationen zu Wind, Temperatur und Turbulenz erfordert entsprechende Messstationen. Zurzeit existieren diese üblicherweise stationär am Boden, auf See oder in Form von regelmäßig gestarteten Radiosonden in einem zeitlichen Abstand von üblicherweise sechs Stunden. Mit Ausnahme der bodennahen Luftschicht ist die räumliche und zeitliche Auflösung dieser Messungen daher stark begrenzt. Es fehlen insbesondere Informationen über große Teile der wetterbestimmenden Troposphäre und somit einem wesentlichen Teil des kontrollierten Luftraumes. Aussagen dazu fehlt es häufig an Aktualität und Genauigkeit.

Lösung

Alleine in Deutschland durchqueren täglich tausende Luftfahrzeuge den Luftraum und übermitteln über ihren Mode S Transponder für die Flugsicherung relevante Positions- und Bewegungsdaten, die auch durch unabhängige Systeme empfangen und dekodiert werden können. Durch von uns entwickelte Verfahren können aus diesen Daten meteorologische Größen an der Position des Luftfahrzeugs ermittelt werden, dazu gehören Wind, Temperatur und das Auftreten von Turbulenz.

Unsere Verfahren können sowohl in eigenständige Systeme als auch in bestehenden Flugsicherungssystemen implementiert werden. Dank unseres Verfahrens werden Luftfahrzeuge ohne technische Umrüstung und ohne die Notwendigkeit einer Kooperation als Messstationen nutzbar und stellen ein feinmaschiges Netz an Datenquellen für die Erhebung meteorologischer Daten in Echtzeit dar.

Anwendungen

Die Präsenz von aktuellen Wetterdaten aus dem beflogenen Luftraum eröffnet neben der allgemeinen Verbesserung von Wetterbeobachtungen, -modellen und -vorhersagen neue Anwendungsfelder. Die genaue Kenntnis der aktuellen meteorologischen Bedingungen kann erheblich zu einer Steigerung der Flugsicherheit (safety) und -effizienz beitragen. Die Verfügbarkeit von hochaktuellen und sehr dichten Messdaten unterstützt auch sicherheitsrelevante Forschung wie z.B. zum Verhalten von Wirbelschleppen oder zur Vorhersage von Scherwinden.

Einhergehend mit einer erhöhten Sicherheit des Luftraumes profitieren Flugsicherungen von einer erheblichen Verbesserung der Luftraumeffizienz durch die Kenntnis von dessen aktueller Kapazität. Weiterhin können Fluggesellschaften durch eine genauere Planung der erforderlichen Treibstoffmenge den Schadstoffausstoß und dadurch auch die Betriebskosten signifikant reduzieren. Die Prognose und Analyse von Emissionen wie Schadstoffen und Lärm stellt ein weiteres umfangreiches Forschungs- und Einsatzgebiet des Vorhabens dar.

Ausblick

Flugsicherungen arbeiten europaweit an der Entwicklung von effizienteren Verfahren. Dazu gehören zeitbasierte Staffelung (time-based separation) sowie reduzierte Wirbelschleppenstaffelung, die eine genaue Kenntnis der Windsituation erfordern. Hierbei können die von uns ermittelten Daten einen zentralen Beitrag leisten. Entsprechende Interessensbekundungen aus dem Flugsicherungsumfeld liegen hierzu bereits vor.