Bessere Vorhersagen für das Winterwetter an Flughäfen
Das SESAR-Projekt PNOWWA aus dem Programm Horizont 2020 hat Methoden zur probabilistischen Kurzvorhersage von Winterwetter entwickelt. Diese EU-Initiative wird innerhalb des gemeinsamen Unternehmens SESAR finanziert, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zur Modernisierung des europäischen Flugverkehrsmanagementsystems (ATM). Zur Unterstützung des Flugverkehrsmanagements wird außerdem mit diesen Verfahren die Unsicherheit unter Einsatz von 4D-Flugrouten bewertet. Das 4D-Konzept für Flugrouten basiert auf der Einbeziehung der Zeit in die dreidimensionale Flugroute eines Flugzeugs, so dass es möglichst lange auf einer praktisch uneingeschränkten, optimalen Flugroute fliegen kann. Damit das möglich wird, muss das Flugzeug jedoch sehr pünktlich zur einer festgelegten Zeit an einem festgelegten Punkt ankommen. 4D-Flugroutenmanagement ist ein Konzept, das gebraucht wird, um mit dem zukünftigen Wachstum des Flugverkehrs mitzuhalten. Probabilistische Vorhersagen werden in ATM-Anwendungen eingesetzt, um die operative Planung im Flugbetriebsflächenmanagement und bei der ATM-Entscheidungsfindung zu unterstützen, wodurch Verspätungen verkürzt werden, die Flughafenkapazität erhöht und die Sicherheit gesteigert wird. PNOWWA erforschte Verfahren, welche die Anfälligkeit der ATM-Betriebsplanung aufgrund der Schwierigkeiten bei der Vorhersage von Winterwetterphänomenen verringern können. Präzise Kurzvorhersagen „Nowcasting“ ist eine meteorologische Verfahrensweise für sehr kurzfristige Vorhersagen, die das aktuelle Wetter abbildet, dann eine Schätzung seiner Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung anwendet, um das Wetter für die nächsten Stunden unter der Annahme vorherzusagen, dass sich das Wetter ohne wesentliche Veränderungen weiterbewegt. Sie stützt sich auf eine Extrapolation der Bewegung von Wetterradarechos und kann zum Zweck der besseren Vorhersagbarkeit von Änderungen in der Schneefallintensität eingesetzt werden. „Wir haben eine Methodik und einen Forschungsprototyp entwickelt, der in der Lage ist, eine probabilistische Kürzestfristvorhersage (0 bis 3 Stunden, Nowcast) für Winterwetter in Form von Schneefall und Eisregen in Zeitabständen von 15 Minuten zu liefern“, sagt Projektkoordinator Dr. Ari-Matti Harri. Das Konsortium verfolgte außerdem das Ziel, Verständnis und Vorhersagbarkeit von Veränderungen in der Schneefallintensität zu verbessern, die durch das darunter liegende Gelände wie zum Beispiel die Berge und das Meer verursacht werden. Überdies erkundeten und unterstützten die Forscher den Einsatz probabilistischer Vorhersagen auf mehreren Ebenen des ATM-Betriebsmanagements. Sie setzten gleichermaßen probabilistische Vorhersagen bei mehrere Flughafentätigkeiten ein. Dazu zählten Enteisung, Flughafennachfrage- und -kapazitätsausgleich sowie Start- und Landebahneninstandhaltung in der Flughafenbetriebseinsatzzentrale. Weitere Aktivitäten waren eine verbesserte Bahnbelegung, Verfahren bei geringer Sicht (, Remote Tower-Aktivitäten und Kapazitätsausgleich des Netzes durch Vergleich der Schneefallwahrscheinlichkeit auf allen Flughäfen des Netzes. „Wir haben auf der Local Operative User Environment Site sowohl offline als auch online Forschungsdemonstrationen durchgeführt, die den Einfluss des darunterliegenden Geländes auf die Vorhersagegenauigkeit darstellen“, erklärt Dr. Harri. Zukünftiger Nutzen Die Projektpartner streben nun eine Verlängerung der Vorlaufzeit auf 48 Stunden an, indem sie die Vorhersagen des numerischen Ensemble-Vorhersagesystems (EPS) in den aktuellen PNOWWA-Nowcast einbeziehen. „Das numerische Ensemble-Vorhersagesystem könnte mit den probabilistischen Nowcasts vermischt und nahtlos mit ihnen verschmolzen werden. Auf diese Weise würde eine auf bis zu 48 Stunden verlängerte erweiterte Vorhersage erzeugt werden, wobei die zuverlässigste Vorhersage für die ersten drei Stunden nach der aktuellen PNOWWA-Methode angegeben wird“, sagt Dr. Harri. Die Leistungen von PNOWWA können auf effektive Weise bei der kollaborativen Entscheidungsfindung auf Flughäfen, bei Operationen bei geringer Sicht und bei der Planung des Flughafenbetriebs zum Einsatz kommen. Virtuelle Tower ohne direkte Sicht (Remote Tower) können ATM-Dienstleistungen für mehrere Flughäfen an einem zentralen Standort übernehmen. So entstehen Möglichkeiten für Synergien und Einsparungen, ein weiteres Entwicklungsgebiet, das in Zukunft von probabilistischen Winterwetterinformationen profitieren könnte.
Schlüsselbegriffe
PNOWWA, Winterwetter, Flugverkehrsmanagement (ATM), Kurzvorhersage, Ensemble-Vorhersagesystem (EPS), 4D-Flugrouten, probabilistische Vorhersage
