Gewitterinformationen in Echtzeit für Piloten

Extreme Wetter-und Klimabedingungen stellen eine ernstzunehmende Gefahr dar. Schwere Überflutungen als Folge sintflutartiger Regenfälle gefährden Menschen, Gebäude und Infrastruktur. Mit WxFUSION wurden am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt hierfür neue Verfahren zur Vorhersage von Gewittern speziell für den Flugverkehr entwickelt.

Eine Bedrohung für den Flugverkehr sind besonders die Gewitter: Sie zwingen Piloten zu Ausweichmanövern, beeinträchtigen An- und Abflugkapazität an Flughäfen und führen zu einem Abfertigungsstop auf dem Flugvorfeld durch die Gefahr des Blitzeinschlags. Die innovative Gewitterinformation soll in Zukunft den Nutzern – im Falle des Flugverkehrs der Flugsicherung, dem Flughafenbetrieb, den Flugverkehrsgesellschaften und den Piloten – operationell zur Verfügung gestellt werden.

WxFUSION: Ausgründung für die Gewittervorhersage

Dazu wurde mit Unterstützung des DLR Technologiemarketing die Firma WxFUSION GmbH gegründet, was für "Weather Fusion of User Specific Information for Operational Nowcasting" steht. Gesellschaftern sind Dr. Arnold Tafferner und Dr. Caroline Forster, Wissenschaftler des DLR-Instituts für Physik der Atmosphäre.

Die Firma wird dazu beitragen, die DLR Technologie in ein marktfähiges Produkt zu überführen. "Das neue Verfahren aus der Flugmeteorologie leistet schnelle und unmfassende Entscheidungshilfe in punkto Gewittergefahr. Mit der Ausgründung WxFUSION kommen nun Produkte in die Praxis, die den Bedarf der Nutzer treffen. Eine deratige Lösung, die aktuell und präzise über die jeweiligen Kanäle informiert, ist bislang nicht vorhanden", so Dr. Rolf-Dieter Fischer, Leiter des DLR Technologiemarketings.

Rad-TRAM und Cb-TRAM für Boden- und Höhengefahren

"Um die negativen Auswirkungen von Gewittern auf den Luftverkehr einzudämmen ist es notwendig durch Fusion aller zur Verfügung stehenden Daten nutzerspezifische Analysen und Prognosen der gefährlichen Wetterbedingungen zu entwickeln", erklärt Dr. Arnold Tafferner. Das im DLR-Institut für Physik der Atmosphäre entwickelte System"Rad-TRAM" (Radar Tracking And Monitoring) ist für den unteren und "Cb-TRAM" (Thunderstorm tracking and Monitoring) für den oberen Luftraum anwendbar.

Demgemäß liefert Rad-TRAM Gewitterinformation hauptsächlich für den Flughafennahbereich – wichtig für An- und Abflug und die Abfertigung auf dem Vorfeld. Cb-TRAM repräsentiert die Gewittergefahren für den Reiseflugverkehr. Diese Systeme nutzen Satelliten- und Radardaten, um Gewitter zu identifizieren, zu verfolgen und bis zu einer Stunde vorherzusagen. "Die Gewitter werden dabei als Gefahrenobjekte dargestellt, die gefährliche Bereiche für den Luftverkehr kennzeichnen. Wo können Turbulenz, Blitzschlag, Vereisung und Hagel auftreten? Das lässt sich alles in einem Objekt darstellen", so Dr. Tafferner.

Die Objekte werden in einem internationalen Standardoutput ausgegeben, der sich leicht auf den verschiedenen Displays der Nutzer darstellen läßt. Das sogenannte "AutoAlert" verschickt automatisch Warnungen an die Nutzer per Email, sobald sich Gewitter im Umkreis von 100 Kilometern um einen Flughafen befinden. Diese Warnungen enthalten Gewitterinformation in Text und Bild.

Wetterdarstellungen in Echtzeit für Piloten

Diese Verfahren wurden während einer Gewitterkampagne im Sommer 2012 von Luftverkehrsdienstleistern und Airlines erfolgreich in Echtzeit getestet. Die Gewitterwarnungen lieferten allen Beteiligten das gleiche konsistente Bild der Gewittersituation. Luftfahrzeugführern steht auch heute noch eine nur rudimentäre Wetterinformation entlang der Flugroute zur Verfügung.

Diese beruht oftmals auf Prognosekarten, welche aktuelle Gewitterentwicklungen nicht erfassen können. Durch die eindeutige, klare und interpretationsfreie Gewitterinformation in Echtzeit mit hoher Aktualisierungsrate von fünf Minuten wird die Effizienz und Sicherheit im Luftverkehr deutlich erhöht.

Nächster Schritt: Gewittervorhersage für mehrere Stunden

Am DLR-Institut für Physik der Atmosphäre wird ein weiterführendes integriertes System entwickelt, in dem die beschriebenen Verfahren Rad-TRAM und Cb-TRAM, mit numerischen Modellvorhersagen kombiniert werden. Damit ist auch eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten und die Intensität von Gewittern einige Stunden im Voraus möglich.

"Dies wird eine große Hilfe für alle Luftfahrtdienstleister sein – vor allem, um besser voraus planen zu können. Zum Beispiel um abzuschätzen, in wie weit die Kapazität des Luftraums in den nächsten Stunden durch Gewitter beeinträchtigt sein wird", erläutert Dr. Tafferner.