Flugmeteorologie

Flugmeteorologie beschäftigt sich mit den für die Luftfahrt wichtigen Wettermessungen und Wettervorhersagen. Der Teilbereich der allgemeinen Meteorologie stellt die insbesondere für die Luftfahrt relevanten Wetterinformationen detailliert zusammen.
Oft werden Flugwetterdienste mit der Aufbereitung und Übermittlung der Wetterdaten an die Flugsicherung und Beratung des Luftfahrtpersonals beauftragt. In Deutschland erfüllen die Abteilungen bzw. luftfahrtrelevante Niederlassungen des Deutschen Wetterdienstes diese Aufgaben.

Bedeutung

Die Luftfahrttechnik hat sich über die Jahre so weit entwickelt, dass die Wahrscheinlichkeit eines Schadens oder eines Unfalls auch bei auffälligen Wetterverhältnissen sehr niedrig ist. Diese Wetterereignisse bleiben weiterhin gefährlich, ihre Erkennung und Minimierung des Folgeschadens konnte jedoch erheblich verbessert werden.
Viele der Wetterzustände haben insbesondere auf Ab- und Anflug sowie Bodenoperationen einen Einfluss.
Die Sichtbarkeit und die Bewölkung haben einen Einfluss darauf, wie gut Hindernisse erkannt werden können. Dies ist insbesondere bei Flügen unter Sichtflugregeln ein wichtiger Entscheidungsfaktor.
Die Windrichtung und –stärke beeinflussen die Flugzeit und die benötigte Treibstoffmenge. Darüber hinaus spielt bei der Berechnung der letzteren Größe der Niederschlag eine Rolle, da das Flugzeug zum Beispiel durch Eisregen vereisen kann, schwerer wird und folglich mehr Treibstoff benötigt. Des Weiteren führt die Vereisung des Flugzeuges zur Materialermüdung und zum Ausfall von verschiedenen sensiblen Sensoren an der Flugzeugaußenverkleidung.
Die Lufttemperatur am Boden und der Niederschlag können die Landung des Flugzeuges erschweren.

Automatische Flughafenwetterstationen

Wetterstationen auf den Flughäfen sind automatisierte Sensor-Anlagen, die die Luftfahrt mit den für den sicheren Flugbetrieb notwendigen Wettervorhersagen und Klimaforschung versorgen. Flughafenwetterstationen sind bereits ein wichtiger Teil der Wetterbeobachtung in Kanada und den USA und gewinnen auch in vielen anderen Ländern der Welt aufgrund ihrer Effizienz und Kosteneinsparung immer mehr an Bedeutung.
Automatisierte Flughafenwetterstationen sind derzeit nicht in der Lage, eine Reihe von Ereignissen zu melden. Dazu gehören:

Flacher oder lückenhafter Nebel
Staub
Rauch
Asche
Herunterfallende Asche
Vulkanausbrüche
Wirbelstürme
Andere Niederschlagsarten, als Schnee, Regen, Hagel, Graupeln oder grobkörniger Schnee
Mehrere Niederschlagsarten zur gleichen Zeit
Die Menge des Neuschnees
Gesamtschneemenge
Wolkenblitze und Blitze von Wolke und Wolke
Wolken, die sich nicht direkt über der Station befinden
Wolken in einer Höhe von über ca. 3.600 Kilometer
Wolkenart

Da viele dieser Wetterereignisse eine erhebliche Gefahr für die Luftfahrt darstellen können und ein Interesse für die allgemeinen meteorologischen Beobachtungen darstellen, beschäftigen viele Flughäfen darüber hinaus noch Mitarbeiter, die das Wetter beobachten und die Informationen ergänzen. Darüber hinaus wird ständig nach technischen Lösungen geforscht, um die Erkennung dieser Phänomene durch die automatisierten Sensor-Anlagen zu ermöglichen. Automatisierte Stationen können auch mechanische Schäden erleiden und Reparaturen oder Auswechslungen benötigen. In diesen Fällen sind auch Beobachter erforderlich, um fehlende oder nicht repräsentative Informationen zu ergänzen bzw. zu berichtigen.

Beobachtungstechnick

Windstärke und -richtung
Der Großteil der älteren automatisierten Flughafenwetterstationen ist mit einer Windfahne und einem Schalenanemometer ausgestattet, mit denen Windstärke und Windrichtung gemessen werden. Dieses System ist einfach gestaltet: der Wind dreht die drei horizontal befestigten Schalen um den Ursprung der Windfahne und erlaubt somit eine Einschätzung der Windstärke. Die Fahne oben zeigt die Richtung des Windes an.
Die neue Generation der Sensoren misst die Windstärke und –richtung anhand von Schallwellen. Die Messung basiert auf der Zeit, die ein Ultraschallimpuls braucht, um von einem Messumformer zum nächsten zu wandern. Diese Zeit variiert, unter anderem, je nach Windstärke. Die Messung erfolgt anhand von Daten mehrerer Messumformer. Ultraschallsensoren bieten gegenüber mechanischen Sensoren eine Reihe von Vorteilen – keine beweglichen Bauteile, erweiterte Möglichkeiten zur Selbstdiagnose sowie geringere Wartungskosten.

Sichtweite
Automatisierte Flughafenwetterstationen besitzen zwei Arten von Sensoren zur Messung der Sichtweite – Vorwärtsstreuungssensor und Transmissometer. Der Vorwärtsstreuungssensor sendet unter einem bestimmten Winkel einen Lichtstrahl von einem Ende des Sensors hin zu einem Empfangsgerät. Die Menge an Licht, die durch Partikeln in der Luft verstreut wird und vom Empfangsgerät aufgenommen wird bestimmt den Extinktionskoeffizienten. Dieser wird dann in die auswertbare Sichtweite konvertiert.
In einem Transmissometer, der auf ähnliche Art und Weise funktioniert, wird der Extinktionskoeffizient von der Menge des Lichtes abgeleitet, die beim Senden eines Lichtstrahles in der Luft verloren geht.
Es gibt auch Messgeräte, die bis zu einem gewissen die Eigenschaften und Arbeitsweisen der beiden Sensoren kombinieren.
Vorwärtsstreuungssensoren sind aufgrund ihres niedrigen Preises, kleineren Größe und geringen Wartungsaufwandes beliebter. An einigen Flughäfen kommen Transmissiometer immer noch zum Einsatz, da sie bei kleineren Sichtweiten genauer und ausfallsicherer sind. Im Falle eines Defektes melden sie eine kleinere Sichtweite, als die tatsächlich vorhandene.

Aktuelles Wetter und Niederschlag
Zur Bestimmung der Menge und der Art des Niederschlages kommen auf den automatisierten Flughafenwetterstationen Messgeräte mit Leuchtdioden (englisch: Light Emitting Diode Weather Identifier, LEDWI) zum Einsatz. Der Sensor des LEDWI kann mithilfe eines Infrarotstrahles anhand der Größe einzelner Partikel und der Fallgeschwindigkeit erkennen, ob es sich beim Niederschlag um Schnee oder Regen handelt. Wenn ein Niederschlag festgestellt wird, die Art des Niederschlags jedoch nicht festgestellt werden kann, wird ein unbekannter Niederschlag gemeldet. Automatisierte Flughafenwetterstationen sind noch nicht in der Lage Hagel, Graupeln oder andere Zwischenformen des Niederschlags zu erkennen und zu melden.

Sichtverdunkelung
Automatisierte Flughafenwetterstationen sind nicht mit separaten Sensoren zur Erkennung von Sichthindernissen bzw. Verdunkelungen ausgestattet. Wenn die Sichtweite sich auf einen bestimmten Wert reduziert, bestimmt das System die Sichtverdunkelung aus der Lufttemperatur und dem Taupunkt. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit niedrig ist (d.h. es gibt einen großen Unterschied zwischen der Temperatur und dem Taupunkt), wird eine Trübung gemeldet. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit hingegen hoch ist, wird je nach der genauen Sichtbarkeit Dunst oder Nebel gemeldet. Beträgt die Sicht 0,5 Meilen (etwa 800 Meter) oder weniger, so meldet das System Nebel. Bewegt sich der Wert der Sichtbarkeit zwischen 800 Meter und 11 Kilometer, so wird Dunst gemeldet. Eisnebel liegt vor, wenn die Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt, die Luftfeuchtigkeit hoch ist und die Sicht höchstens 800 Meter beträgt.

Bewölkung und Wolkendecke
Automatisierte Wetterstationen verfügen über einen Laser-Wolkenhöhenmesser, um die Menge und die Höhe der Wolken zu erkennen. Der Laser ist nach oben gerichtet. Die Zeit, die der Strahl benötigt, um zur Station zurückzukehren, dient der Berechnung der Wolkenhöhe. Aufgrund des begrenzten Erfassungsbereiches (die Messung kann nur oberhalb des Lasers durchgeführt werden), werden die von der Station ermittelten Daten an einen externen Beobachter weitergeleitet. Die Reichweite des Wolkenhöhenmessers beträgt circa 7.600 Meter. Wolken über dieser Höhe können von den Flughafenwetterstationen nicht erkannt werden.

Temperatur und Taupunkt
Die Sensoren zur Messung der Temperatur und des Taupunktes befinden sich mit Ausnahme der Wartung im Dauerbetrieb.
Im Vergleich zum Taupunkt ist die Messung der Außenlufttemperatur einfach. Die Messung erfolgt mittels eines Widerstandsthermometers basierend auf der Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes von der Temperatur.
Der Sensor zur Messung des Taupunktes besteht aus einem kleinen Spiegel, der so lange gekühlt wird, bis auf der Oberfläche ein feiner Film aus Kondensat entsteht. Die Temperatur des Spiegels in diesem Zustand ist gleich der Temperatur des Taupunktes. Mittels spezieller Technik wird die Temperatur des Spiegels dann immer angepasst, sodass sie immer der des Taupunktes entspricht.

Luftdruck und Höhenmessung
Daten aus dem Luftdrucksensor werden verwendet, um die Einstellungen des Höhenmessers zu berechnen. Piloten benötigen diese Werte, um die Flughöhe einzustellen. Der Luftdrucksensor muss zuverlässig und genau sein, damit eine sichere Trennung vom Gelände und anderen Hindernissen gewährleistet wird.
Die meisten Luftfahrtwetterstationen verfügen über zwei oder drei unabhängige Luftdrucksensoren. Sollten die gemeldeten Luftdruckwerte sich um mehr, als ein Prozent unterscheiden, werden sie verworfen und die Höheneinstellung wird nicht weitergegeben.

Eisregen
Automatisierte Flughafenwetterstationen melden Eisregen mithilfe der Resonanzfrequenz eines Schwingstabs. Die Resonanzfrequenz nimmt mit zunehmender Zusatzmasse aus Eis, Raureif, Eisnebel, Reif oder nassen Schnee.
Um den Eisregen zu erkennen, muss der Niederschlagsmesser (LEDWI) einen unbekannten Niederschlag oder Regen melden, dann werden die Wetterdaten der beiden Sensoren kombiniert. Wenn der LEDWI keinen Niederschlag oder Schnee meldet, ignoriert das System die Daten des Eisregensensors. Der Sensor ist in der Lage, Vereisungen bei allen Wetterbedingungen zu erkennen.

Blitze und Gewitter
Viele Flughäfen haben auch eigene Gewitter- und Blitzwarnsysteme. Der Gewittersensor erfasst sowohl das Licht vom Blitz als auch die momentane Veränderung im Spannungsfeld, die vom Blitz produziert wird. Wenn beide dieser Erscheinungen gemessen werden, wird ein möglicher Blitzeinschlag registriert. Tritt ein möglicher Blitzeinschlag innerhalb von 15 Minuten erneut auf, so meldet das System ein Gewitter.

Berichterstattung und Bereitstellung

SIGMET (Significant Meteorological Information, deutsch: signifikante Wetterinformationen) ist eine Wettermitteilung, die über sicherheitsgefährdende Wetterzustände für alle Flugzeuge informiert. Es gibt zwei Arten von Mitteilungen – konvektive und nicht-konvektive, d.h. welche, die die vertikale Luftbewegung betreffen oder nicht. Die Information richtet sich in der Regel zuerst an die Einrichtungen der Flugverkehrskontrolle
AIRMET (Airmen's Meteorological Information) ist eine Beschreibung von weniger signifikanten Wettererscheinungen, die entlang einer Flugroute auftreten können. Die Mittelungen können über Bewölkung und Sichtweite, Turbulenzen und Winde oder Vereisungsgefahr informieren.
PIREP (Pilot Report) ist ein Bericht über die tatsächlichen Flugwetterbedingungen, mit denen ein Flugzeug während des Fluges konfrontiert wurde. Diese Information wird üblicherweise per Funk an die nächste Bodenstation weitergegeben.
METAR ist ein am weitesten verbreitetes und von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation streng standardisiertes Format zur Meldung von Flugwetterinformationen. In der Regel sind Flughäfen oder Flugwetterdienste für die Meldungen zuständig. Bei unbedenklicher Wetterlage werden Berichte stündlich oder halbstündlich erstellt. Sie enthalten Angaben über Lufttemperatur, Taupunkt, Windstärke, Windrichtung, Niederschlag, Wolkendichte und –höhe, Sichtweite und Luftdruck.
GAFOR (General Aviation Forecast) ist eine Wettervorhersage für die allgemeine Luftfahrt, vorwiegend für Flugrouten in Österreich und der Schweiz. Sie ist speziell auf Bedürfnisse der Sichtflüge ausgerichtet.
TAF (Terminal Aerodrome Forecast) ist ein weiteres Format der Wettervorhersagen.
TTF (Trend Type Forecast) ist eine Wettervorhersage, die von einer Person anhand von Daten aus Wetterberichtsystemen wie METAR u.Ä. für ein Zeitintervall von zwei Stunden erstellt wird.
VOLMET ist ein Netzwerk von Funkstationen, die METAR- oder SIGMET-Mitteilungen für Piloten während des Fluges ausstrahlen.
Winds aloft ist eine Vorhersage von Wind- und Lufttemperaturzuständen in bestimmten Flughöhen.

Rechtliches

Wetterphänomene sowie ungünstiges Flugwetter können Flugverspätungen und Flugannullierungen verursachen. Viele davon können nicht verhindert werden und ziehen somit keine Ausgleichszahlung gem. Art. 5, Abs. 1 lit. c Verordnung (EG) 261/2004.

Links

Siehe auch

Urteile und Rechtsprechung