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Artificial Intelligence Solutions to Meteo-Based DCB Imbalances for Network Operations Planning

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KI-Modelle helfen der Flugsicherung schwere Stürme vorauszusehen

Mit dem Vorhersagemodell von ISOBAR kann das Flugverkehrsmanagement witterungsbedingte Störungen besser antizipieren und so Verspätungen und Streichungen verringern.

Verkehr und Mobilität

Der Himmel über Europa ist geschäftiger denn je und unerwartete Ereignisse wie Gewitter können den Betrieb manchmal über die Kapazität des Kontrollpersonals hinaus beanspruchen. „Das Flugverkehrsmanagement kann nur eine begrenzte Anzahl an Flugzeugen in einem gegebenen Flugraum zu einem bestimmten Zeitpunkt bewältigen“, kommentiert Marta Sánchez, Ingenieurin im Bereich Forschung und Entwicklung bei CRIDA (Website auf Spanisch) in Spanien. „Wenn der Bedarf diese Kapazität übersteigt, werden Flüge verschoben.“ Mit Unterstützung des gemeinsamen Unternehmens SESAR, das zur Modernisierung von Europas Flugverkehrsmanagementsystem eingesetzt wurde, zielt das Projekt ISOBAR (Artificial Intelligence Solutions to Meteo-Based DCB Imbalances for Network Operations Planning) darauf ab, mit KI und anderen fortschrittlichen Technologien Schieflagen zwischen Kapazität und Nachfrage, die zu Reisebehinderungen führen können, besser vorherzusagen und zu verringern.

Präzise Prognose von Unwettern durch KI

Ein Faktor, der schnell zu Schieflagen im Flugverkehr führen kann, ist das Wetter, insbesondere Gewitter. Bei Gewittervorhersagen entscheidet das Management meist, die Kapazität in diesem Luftraum zu reduzieren, was zu Verspätungen, Umleitungen und Streichungen führt. „Das Problem ist, dass heutige Vorhersagen ziemlich ungenau sind“, erklärt Manuel Soler, ein Luftfahrtingenieur and der Universität Carlos III in Spanien, welche die Aktivitäten zur meteorologischen Vorhersage von ISOBAR koordiniert. „Sie können zwar angeben, wann die Bedingungen für ein Gewitter gegeben sind, aber sie können nicht aussagen, wann und wo genau es stattfinden wird.“ Somit werden ganze Lufträume, in denen ein Gewitter auftreten könnte, geschlossen, obwohl es letztendlich nur in einem kleinen Bereich für kurze Zeit auftritt, berichtet Soler. Mit genaueren Informationen könnte das Luftverkehrsmanagement Entscheidungen für die unmittelbare Umgebung des Wetterereignisses fällen. Das Projekt ISOBAR setzt KI, Satellitendaten zur Erdbeobachtung und moderne Wettervorhersagen ein, um die Aktivität, Höhenlage, Schwere und Wahrscheinlichkeit von Gewittern besser vorhersagen zu können.

Reaktion auf Schieflagen der Flugkapazität

Doch die Folgen eines Gewitters sind nicht auf den unmittelbaren Luftraum begrenzt. Eine Störung an einem Punkt löst meist einen Dominoeffekt aus. „Bei einem Gewitter im Luftraum X erhöhen die verspäteten und umgeleiteten Flüge den Bedarf in Luftraum Y“, erläutert Sánchez. „Wenn die Kapazität von Luftraum Y überschritten wird, werden dort Flüge verschoben oder in einen anderen Luftraum umgeleitet, dessen Nachfrage-Kapazitäts-Ausgleich aus dem Gleichgewicht kommt, und so weiter.“ Hier kann ISOBAR für Abhilfe sorgen. „Wir haben ein zweites Modell zur Prognose der Nachfrage und Kapazität erarbeitet“, merkt Sánchez an. „Mithilfe von KI analysiert es vorgesehene Flugpläne, die Umleitungen von Flügen bei schlechtem Wetter und wie sich diese Entscheidungen auf die Nachfrage und Kapazität außerhalb des direkt betroffenen Flugraums auswirken.“ Mit diesem „Hotspot“-Modell kann das Flugverkehrsmanagement in Kombination mit dem Wettervorhersagemodell prognostizieren, wo eine Schieflage zwischen Nachfrage und Kapazität zu erwarten ist. Für diesen Fall hat ISOBAR ein drittes Modell aufgestellt, das alternative Flugpläne zur Vermeidung dieser Hotspots aufstellt. „Mit diesen Informationen können in Kombination mit den anderen Modellen proaktiv Entscheidungen gefällt werden, um den Verkehr auszudünnen und Staus zu vermeiden und so Flugunterbrechungen abzuschwächen“, schließt Sánchez. Die ISOBAR-Modelle sind derzeit als Prototyp verfügbar. Diese dienen als Grundlage für die Entwicklung, das Testen und die Prüfung ihrer Anwendung in verschiedenen Diensten und Lösungen im Flugverkehrsmanagement.

Schlüsselbegriffe

ISOBAR, künstliche Intelligenz, Verspätungen, Flugverkehrsmanagement, Stornierungen, Luftraum, fortschrittliche Technologie, Gewitter, Vorhersage, Prognose, Erdbeobachtung, Satellit, Flugpläne

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