IGF



Project

Nowa metoda diagnozowania turbulencji atmosferycznej na podstawie powszechnie dostępnych danych samolotowych

Narodowe Centrum Nauki, PRELUDIUM


Project type: Research project

Affiliation: Institute of Geophysics, Atmospheric Physics Department

Project realisation: Aug. 4, 2014 - Feb. 3, 2016

mgr Jacek Kopeć Project leader

Cel projektu
Turbulencja atmosferyczna wystepujaca poza chmurami stanowi powazne zagrozenie dla ruchu lotniczego. Linie lotnicze odnotowuja istotne straty spowodowane faktem, ze pomimo znacznej poprawy jakosci prognoz pogody nasze zdolnosci precyzyjnego prognozowania turbulencji wystepujacej poza chmurami sa ograniczone.
Wynika to z faktu, ze za powstawanie turbulencji w górnej troposferze i dolnej stratosferze odpowiadaja zróznicowane czynniki o złozonej dynamice, która wciaz jest przedmiotem badan. Do niedawna jednak dane pomiarowe dostepne badaczom miały bardzo niska rozdzielczosc przestrzenna i czasowa co znacznie utrudniało weryfikacje hipotez odnosnie konkretnych zjawisk fizycznych o skalach mniejszych niz 100km.
Sytuacja zmieniła sie znaczaco w ostatnich latach, gdyz na terenie USA około 200 Boeingów 737 zaczeło raportowac dane o wysokiej rozdzielczosci czasowej i przestrzennej. Doprowadziło to do lepszego zrozumienia, miedzy innymi, niektórych mechanizmów wywoływania turbulencji w poblizu superkomórek burzowych. Jednakze ze wzgledu na znaczny koszt pozyskania tych danych geste pomiary turbulencji nie sa prowadzone poza USA.
Proponowany projekt ma na celu opracowanie metody pozyskiwania wysokiej rozdzielczosci danych pomiarowych o turbulencji na podstawie meldunków Mode-S oraz wstepne zbadanie pozyskanych danych. Pozyskane dane maja w zamierzeniu charakteryzowac sie rozdzielczoscia przestrzenna rzedu kilkunastu kilometrów. Wtej chwili nie ma na swiecie (poza USA) dostepnych danych o porównywalnej rozdzielczosci.

Metoda badawcza
W projekcie przewidziano wykorzystanie depesz Mode-S. Sa to rutynowo wysyłane meldunki pomagajace w nadzorze ruchu lotniczego nie podlegajace jednak kodowaniu. Depesze te sa wysyłane bardzo czesto i mozliwe jest na ich podstawie uzyskanie zadowalajacej jakosci danych o wietrze o rozdzielczosci przestrzennej rzedu 1km.
Depesze Mode-S mozna uzyskac z dwóch zródeł: 1. Słuzby meteorologiczne niektórych panstw Europy zachodniej (np. holenderska KNMI) przechowuja i udostepniaja te dane instytucjom badawczym. 2. Na obszarach gdzie nie istnieje wyzej wymieniony strumien danych mozna skonstruowac we własnym zakresie odpowiedni odbiornik za pomoca niedrogich komponentów uzywanych przez entuzjastów lotnictwa.
W ramach projektu planowane jest pozyskanie danych z obszaru Zachodniej Europy od słuzb meteorologicznych jak i zebranie danych z okolic Wrocławia (gdzie Mode-S ma byc uruchomione w roku 2014) we własnym zakresie. Nastepnie do uzyskanych zestawów danych zostanie zaadaptowana metoda oparta obliczania tempa dyssypacji energii (ang. eddy dissipation rate, EDR), jednej z wielkosci standardowo uzywanych do oceny intensywnosci turbulencji napotkanej przez samoloty. Metoda ta
opera sie o obliczanie kształtu funkcji struktury predkosci i zgodnie z nasza wiedza była aplikowana, jak dotad, jedynie do danych o niskiej rozdzielczosci przestrzennej.

Wpływ rezultatów
Obecnie dostep do danych pomiarowych zawierajacych informacje o turbulencji w górnej troposferze poza Stanami Zjednoczonymi jest dosc trudny. Proponowany projekt umozliwi powstanie duzej ilosci wysokiej rozdzielczosci danych pomiarowych turbulencji nad znacznym obszarem Europy. Co wiecej dane te beda pozyskiwane z wiekszosci samolotów o masie startowej powyzej 6t w przeciwienstwie do jedynie 200 nad USA. Istnienie tych danych moze miec skutki dwojakie. W perspektywie blizszej pozwoli na dokładniejsze zbadanie i zrozumienie procesów dynamicznych wywołujacych turbulencje, a w perspektywie dalszej moze prowadzic do zwiekszenia bezpieczenstwa ruchu lotniczego w Europie.


Back