Impact Inventory. Een inventarisatie van kritieke weerparameters die de operatie op luchthaven Schiphol beïnvloeden

Impact Inventory Een inventarisatie van kritieke weerparameters die de operatie op luchthaven Schiphol beïnvloeden

(Foto van www.blikopnieuws.nl)

Onderdeel van het programma Kennis voor Klimaat Auteurs: Albert Jacobs, Nico Maat, Jitze van der Meulen, Hans Roozekrans Met medewerking van: Luchthaven Schiphol (AAS), Luchtverkeersleiding Nederland (LVNL) en de KLM.

www.kennisvoorklimaat.nl

Datum: januari 2011

Inhoudsopgave Inhoudsopgave……………………………………………………………………………….2 1. Inleiding ........................................................................................................... 3 2. Gebruikersbehoeften ....................................................................................... 5 3. Procesketen..................................................................................................... 9 4. Waarneemtechnieken en –systemen............................................................. 13 Overzicht van profiel meettechnieken: ........................................................... 14 Detailbeschrijvingen van meetsystemen........................................................ 15 LIDAR ............................................................................................................ 15 SODAR .......................................................................................................... 16 RADAR .......................................................................................................... 16 Stralingsmetingen .......................................................................................... 18 ModeS ........................................................................................................... 19 PWS (systemen ter vaststelling van het actuele weer) .................................. 19 Lopend onderzoek inzake waarnemingen ..................................................... 20 5. HARMONIE modelverwachtingen.................................................................. 21 6. Kansverwachtingen en modelensembles....................................................... 30 7. Conclusies m.b.t. vervolg onderzoek en verdere ontwikkelingen................... 31 Bijlage A: Verslagen van gesprekken met de drie Schiphol stakeholders……………34 Bijlage B: Overzicht meetinstrumenten………………………………………………......42


Pagina 2

Datum: januari 2011

Impact Inventory 1. Inleiding De impact van weer op de luchtvaart is groot, niet alleen m.b.t. veiligheid maar zeker ook m.b.t. economische effecten. Ca. 20% van de luchtvaartongevallen (bron: FAA) en ca. 80 % van vertragingen in het luchtruim zijn “weer” gerelateerd (bron: CFMU EUROCONTROL). Dit laatste geldt met name voor vertragingen op de luchthavens als gevolg van ongunstige winden zichtcondities (zie figuur 1).

Figuur 1: Het aantal “weer” gerelateerde vertragingen in het Europese luchtruim in 2007 (Bron: EUROCONTROL)

Schiphol is een complexe luchthaven vanwege z’n ligging dicht bij de kust en is daardoor onder invloed van een grillig klimaat. Om de invloed van het weer op de vliegcapaciteit zo klein mogelijk te houden heeft Schiphol de beschikking over een 6-tal banen (runways) met verschillende windroosoriëntaties (zie figuur 2). De keuze van baancombinaties die gevlogen worden, wordt voor een groot deel bepaald door het heersende en te verwachten weer, met name de windrichting. Daarnaast speelt het zoveel mogelijk voorkomen van geluidshinder voor de omwonenden van Schiphol een rol bij die keuze. De vliegen platformoperaties op luchthaven Schiphol zijn zeer gevoelig voor kritieke weersomstandigheden, en plotselinge veranderingen daarin, zoals mist en laaghangende bewolking, hevige neerslag, sterke wind en windstoten, zwaar onweer met veel elektrische ontladingen en gevaarlijke neerslagsoorten zoals hagel, sneeuw en ijzel. Daarnaast is er een nieuw meteo gerelateerd fenomeen dat de Schiphol operaties parten speelt en dat is de aanwezigheid van vulkanisch as in de atmosfeer. Deze weerscondities leiden allen tot tijdelijke capaciteitsbeperkingen (‘flow restrictions’) en hebben daarmee een negatieve invloed op de beschikbare operationele capaciteit van de luchthaven. Om de veiligheid in het vliegverkeer te vergroten en om verstoringen en vertragingen in de dagelijkse operatie, die het gevolg zijn van kritieke weersomstandigheden, tot een minimum te kunnen beperken, is nauwkeurige, betrouwbare en eenduidige informatie over de ernst en de duur van kritieke weersituaties nodig. Door veranderingen in ons klimaat verwachten we bovendien ook wijzigingen in de variabiliteit van het weer op de luchthaven en in de frequentie en intensiteit waarmee kritieke weersomstandigheden op Schiphol optreden. Precieze gegevens hierover zijn echter niet beschikbaar. Onze huidige generatie weer- en klimaatmodellen laten weliswaar zien dat extreme weerscondities, zoals hevige zomerse buien met veel wind, intenser worden, maar de ruimtelijke differentiatie van deze modellen is te beperkt om deze veranderingen met voldoende nauwkeurigheid te kunnen beschrijven voor Schiphol, en de veranderingen in de extremen zijn erg onzeker. Deze tekortkomingen zijn toe te schrijven aan de grove resolutie


Pagina 3

Datum: januari 2011

van onze modellen, een gebrekkige fysische beschrijving van de interactie tussen het land en de atmosfeer in de modellen en de beperkte voorspelbaarheid van lokale (extreme) weerfenomenen.

Figuur 2: het stelsel van landingsbanen op luchthaven Schiphol

Het doel van het project Impact is om met behulp van het hoge resolutie atmosfeermodel HARMONIE, de invloed van klimaatverandering op de kritieke weerscondities voor Schiphol, en daarmee op de Schiphol operaties, beter te kunnen kwantificeren en te leren begrijpen. Deze kennis zal vervolgens worden gebruikt om de huidige generatie weer- en klimaatmodellen voor Schiphol aan te passen, zodat ze kunnen worden gebruikt om: 1. Een betere korte termijn weersverwachting voor Schiphol te maken. 2. Onze klimaatscenario’s ruimtelijk te verfijnen, i.e. downscalen naar een ruimtelijke schaal die relevant is voor Schiphol. Een onderdeel van het project Impact is de Impact ‘Inventory’. Het doel daarvan is om de weerparameters in kaart te brengen die de operatie op Schiphol het meest beïnvloeden, hun volgorde van relevantie, de bijbehorende drempelwaarden voor de diverse gebruikers op de luchthaven, en hoe we deze weerparameters het beste kunnen waarnemen en verwachten. In dit rapport wordt beschreven wat de huidige en toekomstige behoeften zijn van de belangrijkste gebruikers op luchthaven Schiphol aan weersinformatie (zie hoofdstuk 2). In hoofdstuk 3 wordt beschreven hoe de procesketen eruit ziet die ten grondslag ligt aan de uiteindelijke weersverwachting. Hoofdstuk 4 gaat in op waarneemtechnieken en –systemen die worden gebruikt voor het waarnemen van kritieke weerparameters voor Schiphol. De volgende twee hoofdstukken geven aan hoe we deze weerparameters het beste kunnen verwachten, hoofdstuk 5 voor wat betreft de HARMONIE modelverwachtingen, en hoofdstuk 6 voor wat betreft de kansverwachtingen en (korte termijn) modelensembles. In het laatste hoofdstuk 7, wordt tenslotte een overzicht gegeven van het onderzoek en de ontwikkelingen die nodig worden geacht, alsmede de daarvan te verwachten baten, om de huidige weersverwachting voor Schiphol verder te verbeteren.


Pagina 4

Datum: januari 2011

2. Gebruikersbehoeften Om de impact van weer op de luchtvaartoperaties rondom Schiphol te inventariseren zijn er drie gesprekken gevoerd met de drie belangrijkste gebruikers van meteo dienstverlening op Schiphol: LVNL (Luchtverkeersleiding), Schiphol-AAS (Airside operations) en KLM (Dispatch). Gedetailleerde verslagen van deze gesprekken zijn te vinden in bijlage A. De belangrijkste bevindingen uit de gesprekken zijn hierna gerangschikt per weerparameter, die het meest kritisch zijn voor de Schiphol operaties: wind, low visibility / lage bewolking, neerslag, onweer en extreme temperaturen. Wind • Belang: LVNL: Hoog Wind bepaalt voor een zeer groot deel de keuze van banen voor landen en opstijgen door de verkeersleiders. AAS: Middelhoog Indirect belang bij wind vanwege baankeuzeproces bij LVNL dat invloed heeft op de capaciteit van het vliegverkeer op Schiphol. Bij planning van baanonderhoud door AAS is een goede windverwachting (met name richting) op termijn van 1-24 uur wel van direct belang voor AAS. Verwachtingen van extreme wind (storm of bij onweer) zijn belangrijk voor AAS i.v.m. het mogelijk herpositioneren van vliegtuigen aan de gates (neus in de wind) en ook voor de grondoperaties rondom de vliegtuigen. KLM: Hoog Wind is een belangrijke parameter voor de KLM vliegoperaties, zowel en-route (vliegtijden, brandstofverbruik, turbulentie) als landing / take-off operaties (veiligheid). • Kritische drempelwaarden: LVNL: Tail wind (> 7 kts) en cross wind (> 20 kts) maakt een baan onbruikbaar voor vliegen. De aangegeven limieten gelden inclusief de gusts, waarbij gusts tot 10 kts niet worden meegenomen. Bij een te sterke wind uit de 240-310 hoek wordt de Kaagbaan in de richting 240 en de Buitenveldertbaan in de richting 270 (zie figuur 2) in combinatie met elkaar gebruikt. In dit geval kunnen geen drie banen worden gebruikt en dat heeft een sterke beperkende impact op de capaciteit van Schiphol. Echt kritisch wordt het als er een sterke wind staat uit noordwestelijke richting, dan is alleen baan 27 beschikbaar. Daarnaast is bij wind sterker dan 25 kts vanuit de hoek 300 of 120 zelfs helemaal geen baan beschikbaar. AAS: Idem als LVNL bij capaciteit c.q. onderhoud beslisproces. Voor ingrijpen in grondoperaties i.v.m. extreme wind wordt geen harde drempelwaarde gehanteerd. KLM: Er wordt niet met eenduidige drempelwaardes gewerkt. Deze zijn afhankelijk van vliegtuig en piloot en worden over het algemeen ruimer genomen dan de LVNL drempelwaarden voor wind. Figuur 3: Te sterke crosswind kan veel problemen geven bij het landen en opstijgen van vliegtuigen.


Pagina 5

Datum: januari 2011

•

•

Type wind: LVNL: Windsnelheid en -richting op 10m hoogte zijn leidend in beslisproces. Maar ook hoogtewinden worden meegenomen. Informatie over windshear is van belang voor LVNL maar wordt niet gemeten. De LVNL krijgt nu windshear informatie van piloten. Deze informatie wordt door verkeersleiders doorgegeven aan de meteoroloog en aan andere binnenkomende piloten. Rapportage van sterke windshear onder de 1000 ft kan vanwege de veiligheid leiden tot baanverandering (dit komt heel sporadisch voor). AAS: Windsnelheid en -richting op 10m hoogte zijn leidend in beslis- en planproces. KLM: KLM heeft behoefte aan meting van windshear en wake vortex op en rondom Schiphol. Kwaliteit: LVNL: De kwaliteit van de wind informatie is belangrijk voor de LVNL. Ervaring heeft geleerd dat kennis van het luchthavenproces bij de meteoroloog een belangrijke positieve invloed heeft op de kwaliteit van de windverwachting. AAS: De kwaliteit van de KNMI windverwachting is over het algemeen goed/voldoende. KLM: Heeft baat bij meer en betere windmetingen op en rondom Schiphol.

Low visibility / lage bewolking: • Belang: LVNL: Hoog. Slecht zicht en lage bewolking heeft grote invloed op de capaciteit. Bij Beperkt Zicht Operaties (BZO condities) kan er maar beperkt gevlogen worden (“de kraan wordt naarmate het zicht slechter wordt steeds meer dichtgedraaid door de verkeersleider”) AAS: Middelhoog Slecht zicht heeft invloed op capaciteit maar de LVNL heeft de leiding in het beslisproces. AAS heeft zelf zichtverwachtingen nodig voor planning van werkzaamheden aan de banen, planning van de afhandeling van vliegtuigen aan de gates en voor planning van capaciteit. De termijn vooruit is 1 tot 4 uur. KLM: Hoog. Voor de planning van de vloot zijn nauwkeurige slecht-zichtverwachtingen zeer belangrijk. Uitwijken van vliegtuigen vanwege slecht zicht op Schiphol dient zoveel mogelijk vermeden te worden (kost KLM veel geld). • De drempelwaarden voor slecht zicht en lage bewolking zoals die thans op Schiphol gehanteerd worden: Visibility Visibility [VIS / RVR] classification

Visibility Capacity restrictions due to visibility (movements/hour) classification

Ceiling

Good

> 5 km [VIS]

and

> 1000 ft

Good

68 arrivals or 74 departures, max 104/108 movements No flow restrictions

Marginal

1.5 – 5 km [VIS]

or

300 – 1000 ft

Marginal

68 arrivals or 74 departures, max 104/108 movements Use of independent parallel runways required No flow restrictions

LVP phase A

550 – 1500 m [RVR]

or

LVP phase B

350 – 550 m [RVR]

or

LVP phase C LVP phase D

200 – 300 ft

LVP phase A

56 arrivals or 52 departures, max 80 movements In general no flow restrictions

LVP phase B

44 arrivals or 52 departures, max 74 movements Flow restrictions in force

200 – 350 m [RVR]

LVP phase C

30 arrivals and 17 departures, max 47 movements Flow restrictions in force

< 200 m [RVR]

LVP phase D

16 arrivals and 20 departures, max 36 movements Flow restrictions in force

< 200 ft

Zicht classificatie met bijbehorende grenswaarden voor zicht en ceiling.

Slecht zicht condities met bijbehorende capaciteitsbeperkingen.

BZO = Beperkt Zicht Operaties (in de tabel Low Visibility Procedures (LVP) genoemd) RVR = Runway Visual Range VIS = Visibility for aeronautical purposes Ceiling = Wolkenbasishoogte van de laagste wolkenlaag die voor minimal 5/8 bedekt is


Pagina 6

Datum: januari 2011

•

Verwachtingstermijn: LVNL: 1 tot 3 uur vooruit AAS: 1 tot 4 uur vooruit KLM: 1 tot 3 uur vooruit (bij intercontinentale vluchten langer vooruit)

Neerslag: • Belang: LVNL: Middelhoog Extreme regenintensiteit kan leiden tot vliegbeperking doordat water zich ophoopt op de baan. Idem m.b.t. sneeuw, hagel en ijzel i.v.m. gladheid. AAS: Hoog AAS is verantwoordelijk voor de toestand van het baanoppervlak en het open houden van banen. Bij regen met een intensiteit van 8 mm/uur en langer dan 15 minuten ontstaan er zware plassen op de baan. Sneeuw, hagel en ijzel op de baan kan AAS bestrijden (vegen en strooien/spuiten met chemicaliën). Dit kost geld en dient qua mankracht gepland te worden. Adequate meteo ondersteuning is daarbij zeer belangrijk voor AAS. KLM: Hoog Net als voor slecht zicht is een adequate sneeuw/ijzel verwachting zeer belangrijk voor de KLM i.v.m. planning van de vloot (uitwijkingen, vertragingen, etc.). Daarnaast is een betrouwbare hagelverwachting (locatie, intensiteit, steengrootte) zeer belangrijk i.v.m. het voorkomen van schade aan vliegtuigen.

Figuur 4: Sneeuw en hagel zijn weerfenomenen die veel schade aan de luchtvaart kunnen toebrengen.

•

•

Nowcasting / verwachting: LVNL: Actuele neerslaginformatie is met name relevant. AAS: AAS heeft het liefst goede actuele informatie t.a.v. extreme regenval en meldingen een kwartier van tevoren. Beslissingen op basis van regenverwachtingen vinden niet of nauwelijks plaats vanwege de grote onzekerheid/onnauwkeurigheid daarvan. Een goede sneeuw- en ijzelverwachting 1 tot 4 uur vooruit is wel essentieel voor Schiphol i.v.m. het plannen van gladheidbestrijding. KLM: Net als voor slecht zicht is de tijdigheid van waarschuwing voor slechte sneeuw/ijzel omstandigheden heel belangrijk voor de KLM: 1-3 uur vooruit voor de Europese vluchten, 1-10 uur vooruit voor de intercontinentale vluchten. Kwaliteit: LVNL: Tevreden. AAS: Zou graag betere verwachting van winterse neerslag (hoeveelheid, intensiteit, starten eindtijd) zien. Ook een kansverwachting voor neerslag zou gewaardeerd worden. KLM: Idem als AAS met als extra wens een hagel kansverwachting.


Pagina 7

Datum: januari 2011

Onweer: • Belang: LVNL: Laag Aircraft Induced Lightning (AIL) condities spelen geen rol voor de LVNL. Wel spelen buien (Cumulonimbus/CB’s) een rol voor de korte termijn planning. De aanwezigheid van CB’s in de aan- of afvliegroute kan leiden tot aanpassing van de baankeuze.

Figuur 5: Een nauwkeurige CB en bliksem verwachting/nowcasting is essentieel voor vliegen platformoperaties op en rondom Schiphol.

•

AAS: Hoog Kans op blikseminslag is wel zeer relevant voor AAS i.v.m. platform afhandeling operaties (fueling, bagage, catering, etc). Zodra er kans op bliksem is worden deze operaties onhold gezet. AIL speelt geen rol voor AAS. KLM: Hoog Informatie over AIL condities heeft hoge prioriteit bij KLM. AIL kan grote schade aan vliegtuigen aanbrengen en leiden tot gevaarlijke situaties. Ook het belang bij adequate CB informatie is groot (heeft impact op de veiligheid van de vliegtuigen en op de beschikbare capaciteit van Schiphol) Nowcasting/verwachting: AAS: Er wordt alleen gebruik gemaakt van actuele informatie, m.a.w. waarnemingen van het aantal ontladingen. Op bliksemverwachtingen worden geen beslissingen genomen. Een goede waarneming/detectie van bliksem is dus van groot belang waarbij ook een nauwkeurige plaatsbepaling van de ontlading van groot belang is. De vereiste nauwkeurigheid is 1x1 km, en die wordt door het KNMI bliksemdetectiesysteem ook inderdaad gegeven. KLM: Zowel actuele informatie als verwachtingen van AIL zijn relevant voor de KLM. Hetzelfde geldt voor de kans op en de locatie van CB’s. Deze informatie dient beter toegankelijk gemaakt te worden voor de piloten in de cockpit maar ook voor het OCC.

Temperatuur • Belang: LVNL: Geen. AAS: Middelhoog. Baanoppervlaktetemperatuur is belangrijk voor mogelijke gladheid (in combinatie met neerslag). Lage luchttemperatuur is van belang bij keuze van wel/niet de-icing. Deze keuze heeft invloed op de planning van platform afhandeling. KLM: Hoog. Lage luchttemperatuur (in combinatie met de aanwezigheid van vocht aan het oppervlak): is van belang bij keuze van wel/niet de-icing. Deze keuze heeft invloed op de planning van platform afhandeling.


Pagina 8

Datum: januari 2011

•

Hoge luchttemperatuur is van belang voor een lange termijnplanning van KLM, omdat het lift vermogen bij opstijgen van vliegtuigen dan omlaag gaat. Binnen KvK wordt daarvoor een klimatologie ontwikkeld. Verwachtingstermijn: AAS en KLM: Een verwachting tot 3 uur vooruit is van belang. Voor de planning van deicing operaties is een verwachting tot zo’n 3 à 4 dagen vooruit van belang. Figuur 6: IJsvorming op romp en vleugels heeft sterke impact op het vliegvermogen van vliegtuigen. De-icing, besproeien met chemicaliën, helpt ijsvorming te voorkomen kort voor het opstijgen. De-icing kost tijd en moet daarom goed ingepland worden. Een nauwkeurige weersverwachting is daarbij essentieel.

De gesprekken hebben naast bovenstaande gebruikersbehoeften ook veel inzicht gegeven in de mate van tevredenheid over de huidige meteo dienstverlening aan de luchtvaart. Over het algemeen is die tevredenheid groot, met name als het gaat om de adviesrol van de Meteorologische Adviseur Schiphol (MAS) bij kritieke weersituaties. Ook het gebruik van de Schiphol Kansverwachting voor wind en zicht wordt steeds meer gewaardeerd, en is de laatste jaren geoptimaliseerd, door de luchtvaartsector. Het verschil in gebruikersbelang vanuit veiligheidsoogpunt (vooral LVNL maar ook AAS) en vanuit economisch oogpunt (KLM en in mindere mate AAS) m.b.t. meteo informatie kwam duidelijk naar voren in de gesprekken. LVNL en AAS gaan aan de veilige kant zitten: liever een vals alarm voor slecht weer dan een misser van slecht weer. De KLM kan zich meer risico veroorloven en daarmee eventuele kosten besparen. 3. Procesketen Bij het maken van operationele weersverwachtingen leunen meteorologen steeds meer op numerieke weermodellen. Het KNMI maakt voor de termijn tot 5 dagen vooruit vooral gebruik van het ECMWF model van het Europese Weercentrum in Reading, UK. Voor de kortere termijn, tot 48 uur vooruit, wordt op dit moment vooral gebruik gemaakt van HIRLAM, een weermodel dat het KNMI samen met een aantal Europese collega weerinstituten heeft ontwikkeld. HIRLAM is een hydrostatisch model dat weerinformatie geeft met een resolutie van 11 km voor het Europese domein. Momenteel wordt in het HIRLAM consortium hard gewerkt aan een volgende generatie weermodel onder de naam HARMONIE. Dit is een niethydrostatisch model dat weerinformatie gaat opleveren met een resolutie van 2.5 km (in figuur 7 is het verschil in resolutie met HIRLAM te zien). Naast de hogere resolutie gaat HARMONIE ook nauwkeurigere en meer weerinformatie opleveren. Achtergrondinformatie over HIRLAM en HARMONIE is te vinden op http://hirlam.org/. Numerieke weermodellen, zoals HIRLAM en HARMONIE, zijn onderdeel van een hele procesketen die leidt tot een weersverwachting. Deze keten bestaat uit de schakels: 1. Het inwinnen van waarnemingen. 2. Het assimileren van waarnemingen in het weermodel. 3. Het automatisch produceren van modeluitvoer m.b.v. het weermodel. 4. Diagnostiek op de uitvoer van het weermodel. 5. Fysische en statistische nabewerking van de modeluitvoer. 6. Koppeling van (kans)verwachtingen met beslissingsondersteunende systemen zoals die worden gebruikt op de luchthaven. 7. Meteorologische advisering en zo nodig bijsturing van de verwachting.


Pagina 9

Datum: januari 2011

Figuur 7: Windveld analyse (voor 5 december 2008; 6 UTC) door HIRLAM op 11 km resolutie (links) en HARMONIE op 2.5 km resolutie (rechts)

Het weermodel HARMONIE kan gezien worden als de kern van deze keten. Op het moment dat HARMONIE als weermodel operationeel beschikbaar is voor de meteoroloog, heeft dat als meerwaarde een eerste verbetering van de kwaliteit van de lokale weersverwachting voor Schiphol. Een volledige optimalisatie van de meerwaarde die een model als HARMONIE in potentie heeft, kan echter pas worden bereikt wanneer ook de andere schakels in de procesketen op het model zijn aangesloten en geoptimaliseerd. a. Het gebruik van waarnemingen Voor het verwachten van kritieke weerscondities op luchthaven Schiphol, kan gebruik worden gemaakt van lokale- en remote-sensing waarnemingen, in combinatie met modeluitvoer uit het hoge resolutie weermodel HARMONIE. De waarnemingen kunnen o.a. gebruikt worden voor: i. Het monitoren van kritieke weerscondities op luchthaven Schiphol en in haar omgeving; ii. Het maken van een zeer korte termijn trend type verwachting voor Schiphol (nowcasting); iii. Het initialiseren van de begincondities van het weermodel HARMONIE (dataassimilatie). In hoofdstuk 4 worden de potentiële waarneemtypen besproken die hiervoor, naast de traditionele in-situ waarnemingen op de luchthaven, kunnen worden gebruikt. b. Directe modeluitvoer uit HARMONIE Het project Impact richt zich met name op de derde schakel in de procesketen. In eerste instantie zal de directe modeluitvoer van HARMONIE op basis van een aantal geselecteerde cases worden geëvalueerd voor toepassing op de luchthaven Schiphol. Daarnaast zal de modeluitvoer van HARMONIE worden vergeleken met de uitvoer van het huidige operationele HIRLAM model. Met deze twee stappen willen we aantonen dat het hoge resolutie model HARMONIE de potentie heeft om het weer beter te beschrijven op de kleine ruimte- en tijdschalen die relevant zijn voor Schiphol. Daarbij verwachten we dat met HARMONIE belangrijke verbeteringen worden bereikt t.a.v. de beschrijving van het lokale windveld, de uitwisseling van vocht en warmte met het aardoppervlak (relevant voor het zicht) en de ontwikkeling van convectieve buien in de zomer die vaak gepaard gaan met extreme neerslaghoeveelheden. c. Diagnostiek op de modeluitvoer Diagnostische processing op de modeluitvoer is nodig voor weerparameters die kritisch zijn voor de luchthaven operatie en die niet direct uit de weermodellen komen. Voorbeelden zijn slecht zicht en mist, wolkenbasis (ceiling), onweer en weerlicht, neerslagsoorten zoals hagel


Pagina 10

Datum: januari 2011

en sneeuw, onderkoelde neerslag, ijsafzetting, windstoten en indicatoren voor extreme stormen zoals hurricanes en tornadoes. d. Fysische en statistische nabewerking van de modeluitvoer Sommige modelparameters uit HARMONIE kunnen verder verbeterd worden door gebruik te maken van lokale informatie. Dit geldt in het bijzonder voor lokale wind, het (baan)zicht en lage bewolking. Voorbeelden van nabewerking van de modeluitvoer zijn: i. Fysische downscaling van windinformatie op baanniveau door gebruik te maken van een eenvoudig 2-lagen model voor de beschrijving van de wind in de atmosferische grenslaag en hoge resolutie gegevens van de terreinruwheid van Schiphol en haar omgeving. ii. Fysische nabewerking van directe modeluitvoer t.b.v. het afleiden van specifieke modelparameters voor mist en lage wolken (de z.g. LVP condities). Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een 1D-kolomsmodel in combinatie met lokale waarnemingen van vocht en temperatuur in de atmosferische grenslaag en in de bodem. iii. Statistische nabewerking van de modelgegevens door gebruik te maken van lokale waarnemingen en eventueel beschikbare modelensembles. Op deze manier kunnen kansverwachtingen worden gemaakt (zie figuur 8).

Figuur 8: Een voorbeeld van de Schiphol Kansverwachting.

Opmerking: Kansverwachtingen zullen voorlopig uit hydrostatische modellen zoals ECMWF en HIRLAM moeten komen. Het afleiden van kansverwachtingen m.b.v. niet-hydrostatische hoge resolutie modellen zoals HARMONIE, is evenals informatie over de voorspelbaarheid van dit soort modellen nog een nieuw terrein.


Pagina 11

Datum: januari 2011

e. Koppeling van kansverwachtingen met beslissingsondersteunende systemen De procesketen levert meteorologische gegevens in een vorm die aansluit bij de beslissingsondersteunende systemen van AAS, LVNL en de KLM (zie figuur 9). Vaak is dat informatie in de vorm van kansverwachtingen. Voor optimaal gebruik van de gegevens t.b.v. beslissingsondersteuning, is kennis van de operatie aan gebruikerszijde en van hun kosten en verliezen die gepaard gaan met missers en valse alarmen in de weersverwachting essentieel. In samenspraak met de gebruikers wordt deze kennis toegesneden op het luchthavengebruik. Figuur 9: Schematische weergave van koppeling van weerinformatie aan het Capaciteitsprognose model van Schiphol

f. De rol van de meteoroloog De meteoroloog is de laatste schakel, het front end, van de procesketen. Hij of zij fungeert als interface tussen de gebruiker van een weersverwachting en de meteorologische gegevens die afkomstig zijn uit bijv. waarnemingen en modellen. Op basis van die gegevens stelt de meteoroloog een korte en lange termijn weersverwachting op, interpreteert en communiceert deze en adviseert diverse doelgroepen over het gebruik daarvan. Indien nodig stuurt de meteoroloog de modelverwachting bij op basis van eigen bevindingen. Dat gebeurt bijv. wanneer er lokaal plotselinge veranderingen in het weer optreden of precieze timing van een weerfenomeen een belangrijke rol speelt in het werkproces van de gebruiker. Om deze rol optimaal in te kunnen vullen heeft de meteoroloog naast vakinhoudelijke kennis ook veel kennis van de werkprocessen aan de kant van de gebruiker. Voor de luchtvaart levert de meteoroloog met name op de zeer korte termijn, i.e. 0–3 uur vooruit, door bijsturing van de modelverwachting een heel belangrijke meerwaarde. Tijdens perioden met kritisch weer wordt er een KNMI meteoroloog (MAS = Meteorologisch Adviseur Schiphol) naast de verkeersleiders van de LVNL gestationeerd. Figuur 10: Een MAS meteoroloog van het KNMI praat een LVNL verkeersleider bij over de laatste en te verwachten ontwikkeling van een kritische weersituatie.


Pagina 12

Datum: januari 2011

4. Waarneemtechnieken en –systemen Toepassingen van waarnemingen Waarnemingen van weerparameters op en rond luchthavens worden direct toegepast in de actuele meteo berichtgeving (METAR, ACTUAL) voor de luchtvaart. Daarnaast worden waarnemingen gebruikt voor het analyseren van de beste begintoestand van weermodellen (zoals HIRLAM en HARMONIE) en voor fysische en statistische nabewerking van de modeldata. Op Schiphol is een uitgebreid meetnet voor het meten van de relevante weerparameters aanwezig (zie figuur 11). Figuur 11: Langs alle runways van Schiphol worden alle relevante weerparameters gemeten. Deze waarnemingen zijn real-time beschikbaar voor de luchtvaart afnemers via deze console.

Van belang voor de luchtvaart is dat waarnemingen ook worden toegepast bij het genereren van een verwachting voor de zeer korte termijn (een z.g. trend-type verwachting). Dat wordt nowcasting genoemd en dat proces verloopt vaak via de volgende stappen: i. Een snelle analyse op basis van beschikbare waarnemingen (Rapid Update Cycle) • Integratie (assimilatie) van (lokale) waarnemingen uit verschillende waarneembronnen, zoals satelliet, radar, synoptisch, a-synoptisch en lokale in situ waarnemingen. • Iedere 30 minuten, of uurlijks, de 3D toestand van de atmosfeer analyseren. ii. Extrapolatie van de geanalyseerde toestand van de atmosfeer d.m.v. • Het re-runnen van het model met een korte voorspeltermijn. • Het gebruiken van advectie termen uit het model. • Het gebruiken van bewegingsvectoren die we uit opeenvolgende 3D beelden halen of eventueel uit 2D projecties daarvan (vb. radar extrapolatie). Parameters waarvoor deze techniek doorgaands wordt toegepast zijn vocht, neerslag, wolken en zicht. iii. Mergen van geëxtrapoleerde analyses en modeloutput van het weermodel • Dicht bij de analysetijd krijgt de geëxtrapoleerde analyse een hoog gewicht en het model een laag gewicht. • Na verloop van tijd neemt het gewicht van het model toe en van de geëxtrapoleerde analyse af. Verandering van de gewichten hangt af van de weersfenomeen. Nota bene: stap i. in combinatie met ii., en eventueel iii., houdt in dat de analyse van de verwachtingsvariabele gebruikt wordt voor een eenvoudige extrapolatie.


Pagina 13

Datum: januari 2011

Een voorbeeld van een succesvolle bijdrage van waarnemingen aan nowcasting is die van de assimilatie van windwaarnemingen, geëxtraheerd uit vliegtuig ModeS data (zie verderop) via HIRLAM in de TP Meteoserver. Algemeen over waarnemingen: Gemeten meteorologische variabelen worden in het algemeen verkregen uit of via: Netwerken van grondwaarnemingen door AWSen (Automatische Waarneemstations) - landelijk en internationale synoptische meetnetten. Daarnaast vinden een aantal additionele grondwaarnemingen plaats op de luchthavens naast of nabij de landingsbanen (zie figuur 11 voor het Schiphol meetnet). De belangrijkste variabelen van deze in situ waarnemingen, die worden gerapporteerd zijn: luchtdruk, temperatuur en vocht, wind, neerslag, zicht, bewolking en actueel weer. Netwerken van radiosonde stations, van waar profielen van de temperatuur, vochtigheid en wind geldend voor 00:00 en 12:00 worden gerapporteerd. Data relais systemen, zoals AMDAR, ModeS en GPS, welke als spinoff metingen van meteorologische parameters opleveren. Grond Remote Sensing (RS) systemen, zoals Radar, Sodar, Lidar, windprofilers, etc. Satelliet RS sensoren (imagers, sounders, scatterometers, radio-occultatie, etc.) Onderscheid kan worden gemaakt tussen in situ metingen (aan het aardoppervlak of in de atmosfeer) en remote sensing metingen (vanaf het aardoppervlak of vanuit de ruimte). Ofschoon er verschillen zijn in kwaliteit, beschikbaarheid en ruimtelijke resolutie en representatie kunnen al deze variabelen van toepassing zijn mits uniformiteit, herleidbaarheid en datahomogeniteit naar behoren georganiseerd zijn en ook indien de metadata volledig is en toegankelijk. Met in situ metingen in de atmosfeer en remote sensing metingen is het mogelijk om profielen te genereren. Naast waarneeminformatie van aan de grond is daarmee ook informatie beschikbaar uit de atmosfeer daarboven. Een systeem of netwerk dat in staat is om voor diverse locaties profielen te leveren maakt het mogelijk om een 3D beeld te krijgen van de toestand van de atmosfeer. Overzicht van profiel meettechnieken: Actuele profielen van de atmosfeer en de actuele, lopende trend daarvan geven directe informatie ten aanzien van de toestand van de atmosfeer en de verandering daarvan. Juist de lopende veranderingen hebben een prognostische waarde. Er zijn diverse technieken voorhanden om profielen te meten. De bekendste zijn de sinds jaar en dag gangbare radio sondes (die tweemaal per dag in een netwerk van stations opgelaten worden (zowel boven land als boven zee). Dergelijke profielen leveren informatie over wind, luchttemperatuur en luchtvochtigheid. Een meer recentere techniek om deze profielen te meten is m.b.v. vliegtuig metingen, waarbij de data zeer frequent wordt aangeleverd via AMDAR of ModeS. Ook d.m.v. satellietmetingen komen profielmetingen van vocht en temperatuur beschikbaar. De gebeurt met z.g. sounders (infrarood en microgolf sensoren) die momenteel alleen aanwezig zijn op polaire satellieten zodat slechts een paar keer per dag profielen beschikbaar komen. Vanaf 2018 zal ook de geostationaire Meteosat uitgerust worden met een sounder waardoor ieder half uur een temperatuur-, vocht- en windprofiel beschikbaar komt met een horizontale resolutie van 10 km. Aan de grond kan door middel van in situ metingen van de lucht temperatuur op twee of drie hoogtes een gradiënt worden vastgesteld. Op AWS is dat standaard op 10 cm en 150 cm, op de vier mistposten rondom Schiphol is dat op 50 cm en ca. 10 m. Het verloop van deze gradiënt levert informatie over het gedrag van de uitwisseling van de lucht direct aan de grond en de lucht daarboven (van belang bij zeer weinig wind en nauwelijks menging). Een bekende grond RS techniek is die gebaseerd op de actively remotely sensed detection and ranging zoals LIDAR, SODAR en RADAR. Hiermee wordt met name wolkenbasis en


Pagina 14

Datum: januari 2011

dikte, wind, aërosol concentraties, extinctie en neerslag bepaald als functie van de plaats (hoogte bij verticale metingen). Detailbeschrijvingen van meetsystemen LIDAR Met Lidar instrumenten kan een lichtvertrooiingsprofiel verkregen worden waaruit o.a. de hoogte van de wolkenbasis wordt bepaald. Voor dit soort instrumenten geldt dat: • LIDAR based ceilometers zijn in de eerste plaats ontworpen voor de bepaling van wolkenbases. Dit vindt plaats na analyses van het zgn. backscatter profiel (mate van terugwaartse lichtverstrooiing als functie van de hoogte). De hoogte waarbij een significante toename van de backscatter optreed wordt aangemerkt als wolken basis. • Het backscatterprofiel hangt samen met het extinctieprofiel. Extinctie is de enige parameter, die bepalend is voor het zicht (optical range), de maat voor het vaststellen van mist. Gedrag van het extinctieprofiel is dus een goede informatiebron voor het verwachten van het ontstaan en de ontwikkeling van mistlagen. Dus de kenmerken van het veranderingsgedrag geven actuele informatie over het te verwachten ontstaan, verloop en oplossen van mist. • De ondergrens van de huidige, operationele ceilometers reikt echter tot 50 - 100 m, hetgeen een beperking is omdat het profiel van de mistlaag onder die grens niet goed wordt getoond, terwijl die laag wel van groot belang is voor het vaststellen van de ontwikkeling van die laag.

Figuur 12: Het meetprincipe van een ceilometer en een voorbeeld van de output, nl. een continue meting van de wolkenbasishoogte op de locatie van het instrument.

In combinatie met een zgn. Nubiscope (een IR scanner) kan zeer hoge resolutie informatie van wolken rondom een vliegveld verkregen worden. Lidars en Nubiscopes zijn relatief goedkoop. Een bijzondere soort LIDARs is een scannende LIDAR. Een voorbeeld hiervan is de zgn. wind cube lidar. Deze kan uitstekend gebruikt worden voor het meten van horizontale en verticale windschering. Wind cube lidars zijn commercieel verkrijgbaar en vergen niet veel opstellingsruimte (instrument is ca. 50x50x50 cm). De kosten van een wind cube lidar zijn ca. 200 K€. Het KNMI heeft op Cabauw een wind cube lidar getest tijdens een experiment van één week. De resultaten waren veelbelovend. De meetnauwkeurigheid van deze wind cube lidar m.b.t. horizontale winden is erg hoog. De data zijn daarbij vergeleken met de 200 m mast metingen. Een rapport hierover is beschikbaar. Voor info over wind cube lidars zie ook: http://leosphere.com/11,meteorology/


Pagina 15

Datum: januari 2011

Vergelijkbaar met deze LIDARs zijn er nu ook systemen op de markt voor on-line detectie en monitoring van wake vortices boven de runway. Deze systemen bestaan vaak uit meerdere sensoren (RADAR, LIDAR, SODAR) zodat ze onder alle weersomstandigheden kunnen worden gebruikt. Een vergelijkbaar meetsysteem voor monitoring van de 3D wind nabij de landingsbanen op Schiphol wordt ontwikkeld en getest binnen het KvK project “WindVisions”. Dit systeem zal bestaan uit een crosswind scintillometer in combinatie met een vertikaal scannende LIDAR of SODAR. SODAR • Een SODAR meet geluid, dat is teruggekaatst door turbulente structuren in de atmosfeer. Met een radieel metende SODAR kan uit de Doppler verschuiving een profiel van de horizontale wind worden bepaald. • Een SODAR kan in principe ook de dikte van de atmosferische grenslaag meten en het verloop daarvan. Dat is interessant voor mistdetectie en verwachting. Een combinatie van metingen van de dikte van de mistlaag (uit SODAR) en inkomende straling, kan dan worden gebruikt voor het bepalen van het tijdstip waarop de mistlaag oplost. • Momenteel wordt onderzoek verricht naar het nut van SODAR metingen t.b.v. de detectie van mist en lage stratus. De voorlopige resultaten van dat onderzoek bevestigen de mogelijkheden van SODAR ten aanzien van het meten van de dikte van een mistlaag, maar ook de beperkingen. Zo is het lastig om zeer dunne mistlagen (z.g. shallow fog) en lagen zonder significante overgangen te kunnen meten. Bij het vaststellen van het nut speelt mee de informatie die verkregen wordt uit overige informatiebronnen, zoals bijv. de inversie uit temperatuurprofielen verkregen via AMDAR, en de beperkte resolutie in de hoogte (25 m) van het huidige operationele SODAR meetinstrument dat op Schiphol staat. RADAR Een radar is een remote sensing systeem dat microgolf straling uitzendt met een frequentie die kan variëren van 2 tot ca. 40 GHz. Naarmate de uitzendfrequentie van de signalen hoger is, is de golflengte kleiner waardoor er steeds kleinere deeltjes in de atmosfeer kunnen worden gedetecteerd, zoals bijv. motregen en wolkendruppels. De meest gangbare radar die wordt gebruikt in de meteorologie is een weerradar. Deze zendt uit met een frequentie van 4 – 8 GHz en is in principe bedoeld voor de detectie en intensiteitsbepaling van neerslag. Het KNMI heeft twee van dit type radarsystemen. Het bereik van daarvan is 200 km (medium range). De minimale hoogte waarop de radar scant is afhankelijk van de afstand. Voor luchthaven Schiphol is die minimale hoogte 500 m. Het KNMI gebruikt een speciale versie van de weerradar, namelijk een Doppler radar. Hiermee kan naast neerslag ook wind worden afgeleid, zowel windrichting als windsnelheid, mits er neerslag aanwezig is. De Doppler radar van het KNMI kan verder worden gebruikt voor de herleiding van: • • • • • •

Neerslagintensiteit met een resolutie van 1x1 km; Windprofielen; Lokale windschering (downbursts) en rotatie tot 1500 m hoogte op 1x1 km resolutie; Windvectoren in het overlap gebied van twee of meer radars; Hagel in de zomer; Reflecties aan grenslaag bij warm weer of aan sterke vocht en temperatuur gradiënten.

Een interessante optie van de Doppler radar is de mogelijkheid om verticale bewegingen in de atmosfeer te registreren en daarmee uitspraken te doen over de op de korte termijn te verwachten windstoten in buien. Zie hiervoor KNMI IR-2001-02, ‘Estimation of the maximum velocity of convective wind gusts’ (Iwan Holleman). Scannende remote sensing systemen, zoals de weerradar van het KNMI, zijn zeer geschikt voor het waarnemen van horizontale windschering. Door kromming van de aarde, hebben de grote C-band radars van het KNMI echter al redelijke hoogte op de afstand dat de bundel Schiphol bedekt. Daarom is de minimale hoogte van de waarneming van horizontale


Pagina 16

Datum: januari 2011

windschering boven Schiphol met die radars zo’n 500 m. Indien waarnemingen in een kleiner gebied en op lagere hoogtes nodig zijn, dan moeten er lokale sensoren worden ingezet zoals kleine X-band radars of scintillometers. Wavelength ( λ )

Particles

2 – 4 GHz (S-band)

10 cm

4 – 8 GHz (C-band)

5 cm

8 – 12 GHz (X-band)

3 cm

24 – 40 GHz (Ka-band)

1 cm

3D-wind (shear): near and far range weather observation; requires a lot of power. precipitation (rain, snow), wind profiles: medium range weather observation. cloud water, light precipitation such as snow, hail, clear air turbulence, low altitude wind shear: very short range weather observation. used only for research on small particles such as drizzle, fog and non-precipitating clouds. Cloud radars measure profiles of the intensity of particlebackscattered signals and their Doppler shift which can be used to derive information on particle size and concentration as well as their motion. If the radar has the capability for polarimetric measurements, additional information on particle shape and/or their orientation can be derived as well.

Frequency (

f

)

Tabel: Een overzicht van radar golflengtes en toepassing voor detectie van atmosferische deeltjes.

Het gebruik van een lokale X-band radar op Schiphol voor detectie van gevaarlijk weer fenomenen zoals: horizontale en verticale windschering, neerslagsoorten zoals hagel, sneeuw en (mot)regen, en het nulgraden niveau (freezing level) valt te overwegen. In de VS heeft vrijwel iedere luchthaven een lokale radar. In Europa gebeurt dat nog nauwelijks, alhoewel Duitsland wel plannen heeft in die richting op Frankfurt. Naast neerslagradars zijn er ook wolkenradars, speciaal voor de detectie van de kleinere deeltjes (aerosolen). Om kleinere deeltjes te kunnen waarnemen zal de golflengte van het signaal korter moeten worden en de frequentie dus hoger. Wolkenradars opereren daarom in het 10-35 GHz gebied. Een 10 GHz radar meet sneeuw/hagel. Een 35 Ghz radar kan mist detecteren. Radars met een hogere frequentie zijn echter beperkt in hun range omdat hoogfrequente signalen al op korte afstand uitdoven (vergelijk licht). Radars zijn over het algemeen duur en vragen veel inzet van mankracht voor beheer en onderhoud, maar hun succes is reeds lang bewezen.

Figuur 13: Een 35 Ghz wolkenradar brengt de hele wolk (basis, top en intensiteit) in beeld, itt een ceilometer. Daarnaast is de radar ook gevoelig in de onderste laag waar mist aan de grond voorkomt.


Pagina 17

Datum: januari 2011

Windprofilers Dit is een interessante radartechniek om 3-D windvelden te meten. De instrumenten kosten enkele tonnen. Afhankelijk van het type windprofiler kan de meetopstelling veel ruimte in beslag nemen. Er zijn een paar windprofilers nodig om een goeie horizontale spreiding van het 3-D veld te krijgen (ca. 6 om heel Nederland af te dekken). In het verleden heeft het KNMI naar het nut van de operationele inzet van windprofilers gekeken. Dat nut bleek aanwezig maar de financiering was op dat moment niet mogelijk. Wel is het KNMI toen toegetreden tot het windprofiling project van EUMETNET dat tot doel had om in Europa een netwerk van windprofilers op te zetten (zoals OPERA dat doet met de neerslagradars). Scintillometer Binnen het KvK project WindVisions wordt gewerkt aan de ontwikkeling van een 3D monitoring systeem voor wind en zicht langs starten landingsbanen op Schiphol. We verwachten dat dit type zeer lokale waarnemingen met name meerwaarde heeft voor continue monitoring van wind en zicht rond het banenstelsel en voor nowcasting tot enkele minuten vooruit. Uit de waarnemingen kunnen mogelijk trends worden gehaald die bruikbaar zijn om wind en zicht te nowcasten van de ene baan op de andere. Verder kunnen deze waarnemingen gebruikt worden voor validatie van hoge resolutie weermodellen zoals HARMONIE. We verwachten dat dit type lokale waarnemingen geen meerwaarde heeft voor directe assimilatie in een weermodel. Stralingsmetingen Straling is een belangrijke grootheid die een sterke invloed heeft op de ontwikkelingen in de atmosfeer. Voor de luchtvaart uit zich dit vooral in het gedrag van het zicht. Kenmerkend is: • Sterke uitstraling 's nachts, waardoor het grondoppervlak sterk afkoelt, in combinatie met een wel aanwezige, maar zeer geringe, menging met de lucht vlak daarboven is de belangrijkste oorzaak van stralingsmist. Bij een geringe horizontale luchtverplaatsing, waarbij lucht met een hoge dauwpunt temperatuur over een door via uitstraling afgekoeld oppervlak verplaatst ontstaat ook een vorm van stralingsmist, ofschoon dit in feite het karakter van advectieve mist heeft. Op Schiphol kenmerkt zich dit door binnen drijvende mist afkomstig van zeer nabij gelegen landerijen in een vrij vochtige omgeving. De uitstraling zelf betreft hier langgolvige (IR) straling. Overdag is sprake van inkomende straling, die traditioneel gemeten wordt middels een zgn. globale stralingsmeter (het gehele spectrum; verwarming van een black body als detector). De mate van deze inkomende straling heeft een direct effect op het verloop van de luchttemperatuur en het verbeteren van het zicht. De aerosolconcentratie en deeltjesgrootte verdeling neemt daarnaast af door verhoging van de temperatuur, waardoor de inkomende straling toeneemt en het effect versterkt. • Het is vanzelfsprekend dat kennis van langgolvige uitgaande straling bij nacht in combinatie met kennis van andere relevante meteorologische variabelen (luchttemperatuur, luchtvochtigheid en wind) de relevante bron vormt voor het kunnen inschatten van de ontwikkeling van het lokale zicht. • In Nederland wordt standaard alleen de globale inkomende straling gemeten; bij nacht wordt de negatieve component (dus de uitgaande straling) weggefilterd omdat de meting gespecificeerd is om uitsluitend inkomende straling te meten (dagsommen van inkomende globale straling dienen niet beïnvloed te worden door uitgaande straling). Uitgaande (of netto) langgolvige straling wordt uitsluitend gemeten op het station in Cabauw dat deel uitmaakt van het wereldwijde Baseline Surface Radiation Network (BSRN) en voldoet aan de door de WMO gespecificeerde standaard. • In het 1D Boudary Layer Model COBEL (COuche Brouillard Eau Liquide, zie http://www.rap.ucar.edu/staff/tardif/COBEL/) speelt langgolvige (en ook kortgolvige) straling een zeer significante rol. Voor een goede initialisatie van het model zijn metingen nodig van zowel de langgolvige als kortgolvige straling. In het kader van het KvK project Impact is nu het plan ontstaan om in de mast van Cabauw stralingsfluxen te gaan meten, kortgolvig en langgolvig. Daarnaast wordt op enkele niveaus gepland om zichtmetingen te gaan doen. Met behulp van deze metingen zal i.c.m. het COBEL model onderzoek


Pagina 18

Datum: januari 2011

worden gedaan naar het ontstaan, de evolutie en het oplossen van mist op Cabauw. Afhankelijk van de resultaten van het onderzoek zal nader worden bepaald of dit soort metingen i.c.m. met een lokaal mistverwachtingsmodel ook operationeel op Schiphol kunnen worden toegepast.

AMDAR •

• •

Het KNMI beschikt op operationele bases over actuele temperatuur- en windprofielen die representatief zijn voor de luchthaven. Deze profielen worden verkregen uit vliegtuigmetingen (van de civiele luchtvaartmaatschappijen). De waarnemingen die aan deze profielen ten grondslag liggen worden aangeleverd via AMDAR. Binnenkort zullen via AMDAR ook vochtprofielen aangeleverd worden, deze metingen bevinden zich thans in een test fase. Dergelijke vliegtuigmetingen kunnen profielen opleveren met een hoge plaatsresolutie. Vanwege de hoge communicatiekosten wordt deze resolutie echter laag gehouden. Bij voldoende hoge meetdichtheid en meetresolutie zijn de profielen goed geschikt voor meteorologische toepassingen, waaronder het bepalen van inversielagen. AMDAR data bevatten ook icing en turbulentie detectie (zie hieronder).

ModeS De kwaliteit van de ModeS windprofielen is van een vergelijkbaar niveau als de AMDAR en de radiosonde windprofielen (zie KNMI WR 2009-07). Voorwaarde is wel dat de juiste processingstappen worden doorlopen. De temperatuurprofielen daarentegen zijn van veel mindere kwaliteit vergeleken met AMDAR en radiosonde profielen. In het kader van het KDC project TP-Meteoserver heeft het KNMI onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om ModeS informatie, afkomstig van civiele vliegtuigen, te gebruiken voor het extraheren van meteo informatie, nl. wind en temperatuur op en rond vliegvelden. De ModeS informatiebron levert winden temperatuurprofielen op van de atmosfeer rondom Schiphol in principe voor ieder vliegtuig dat opstijgt vanaf of landt op Schiphol. In het KNMI onderzoek is aandacht besteed aan de kwaliteit van de ModeS winden temperatuur profielen t.o.v. AMDAR en radiosonde profielen. In tweede instantie is ook studie verricht naar de impact van assimilatie van ModeS windprofielen in het weermodel HiRLAM. De assimilatie van ModeS windprofielen in HiRLAM (11 km versie) levert een aanzienlijke impact op voor de termijn 1 tot 3 uur vooruit (daarna verdwijnt de impact snel). De verwachting is dat assimilatie in HARMONIE (2.5 km resolutie) nog meer impact zal opleveren. Dit kan b.v. bruikbare windinformatie gaan opleveren voor de Continuous Descent Approach (CDA) praktijk. Het voordeel van ModeS t.o.v. AMDAR en radiosonde is dat het een relatief goedkope databron is en dat de hoeveelheid observaties veel hoger ligt. Ieder civiel verkeersvliegtuig is uitgerust met een ModeS transponder die voor dit doel gebruikt kan worden. Op dit moment kunnen nog niet alle vliegtuigen gebruikt worden. Het probleem daarbij is dat een interne kalibratie van de heading nog ontbreekt en deze is wel nodig voor een kwalitatief goede windmeting. In het KNMI onderzoek is een kalibratie uitgevoerd per vliegtuig dat landt op Schiphol (door uitgaande van de gemeten windsnelheid de correcte heading te bepalen). Dit betekent dat alleen voor vliegtuigen die regelmatig Schiphol bezoeken de ModeS windretrieval gebruikt kan worden. Dit is dus nog een beperking. Er wordt thans gewerkt aan het opzetten van een vervolgproject, waarbij de focus gericht zal zijn op uitbreiding van de ModeS datacollectie op andere Europese luchthavens en op verdere impactstudies via data-assimilatie in numerieke weermodellen. Ook wordt het ModeS werk door het KNMI ingebracht in het SESAR WP11 bid dat door een EUMETNET consortium thans wordt voorbereid. PWS (systemen ter vaststelling van het actuele weer) • Detectie van, en het onderscheid maken tussen de verschillende vormen van neerslag (regen, motregen, sneeuw, hagel en mengvormen daarvan, inclusief onderkoelde


Pagina 19

Datum: januari 2011

•

•

neerslag) wordt verzorgd door zgn. present weather sensors. Hierbij worden onder meer de licht verstrooiing karakteristieken van de verschillende vormen bemonsterd. Ofschoon de bestaande technieken laten zien dat zij een duidelijk nut hebben blijken de huidige commerciële en operationeel ingezette systemen nogal wat beperkingen te hebben, die vooral rondom het vriespunt significant zijn. Een nader onderzoek naar deze technieken en oplossingsstrategie heeft plaatsgevonden als Eumetnet project "Exploratory actions on automatic present weather observations", waarvan het rapport staat op http://www.knmi.nl/samenw/geoss/eumetnet/E-PWSSci/report/PWS-SCI_final_report.pdf. Dergelijke PWS zijn in feite ontworpen voor in situ metingen en worden alleen ingezet voor metingen vlak boven het aardoppervlak. Dergelijke metingen op bijv. vliegtuigen en torens zijn (nog) niet operationeel ingezet.

Lopend onderzoek inzake waarnemingen Een aantal onderzoeken op het gebied van waarneemtechnieken, welke relevant zijn voor de luchtvaart vinden reeds plaats op zowel nationale als internationale schaal. Op nationale schaal: • NL (KNMI): Mistdetectie en lage stratus. Onderzoek bedoeld voor het vinden van geschikte applicaties voor het signaleren van mist en lage stratus en eventuele trends daarin. • Duitsland (DLR/DWD): Wake Vortex Prediction and Monitoring System Op Europese schaal: • SESAR (Single European Sky ATM Research; ook icing en turbulentie, zie SESAR/WP11); website: http://www.sesarju.eu/ • Flysafe, (EU-FP6); website: http://www.eu-flysafe.org • the European Union’s Clean Sky Joint Technology Initiative Overige internationaal onderzoek: • AIRA - Aircraft Icing Research Alliance…website: http://icingalliance.org/ • In het kader van COST 727 ("Measuring and forecasting atmospheric icing on structures") is ook aandacht besteed aan Icing at airports and in the air. Geconcludeerd wordt dat het Mesoscale model WRF ("the Weather Research and Forecasting Model") goed geschikt is voor "Numerical Modelling of Ice Accretion". Zie o.a. http://meted.ucar.edu ("aviation weather") en http://www.wrf-model.org • Binnen het Federal Aviation Administration (FAA) Aviation Weather Research Program (AWRP) wordt ook aandacht besteed aan modellering van icing alsmede de ontwikkeling van een applicatie om uit RADAR backscatter van wolken icing te kunnen herleiden; een belangrijke inzet binnen Europa is FLYSAFE Weather Information Management Systems (WIMS, zie http://www.eu-flysafe.org) en in Noord Amerika AIRA (Aircraft Icing Research Alliance, zie http://icingalliance.org/) • WakeNet3 – Wake Vortex detection and prediction; EU-FP7 project; website: www.wakenet3-europe.eu/ • CREDOS – Crosswind-Reduced sEparations for Departure Operations; EU FP6 project • NextGen ATM-Weather Integration Plan; US onderzoeksplan voor luchtvaartmeteorologie imbedding in NextGen (de US tegenhanger van SESAR) KNMI plannen voor nieuw onderzoek Het KNMI heeft recentelijk een aantal nieuwe ideeën ontwikkeld voor een verbeterde detectie, en daaropvolgend korte termijn verwachting, van mist. Uitbreiding van de stralingsmetingen op Cabauw en zichtmetingen op verschillende hoogtes langs de 200 m meetmast op Cabauw zijn in dit kader al genoemd. Een nieuw idee waar binnenkort mee gestart wordt


Pagina 20

Datum: januari 2011

is een demonstratie van de mogelijkheid om de 35 GHz wolkenradar die op Cabauw staat te gebruiken voor de detectie van mist en motregen. Het innovatieve idee van dit project is om de radar te gebruiken voor detectie in de horizontale richting (door gebruik te maken van een eenvoudige reflector). De eerste vraag zal zijn of de radar gevoelig is voor grondecho’s als er horizontaal gemeten wordt. Als dat niet zo is dan volgen er onderzoeksvragen zoals: 1) Zijn kwantitatieve zicht- en neerslagmetingen mogelijk?, 2) Tot welke afstand is de radar dan bruikbaar?, 3) Wat is de relatie tussen de radarmetingen en de mistdetectie op de mast?, en 4) Is er integratie/synergie mogelijk tussen de 35 GHz wolkenradar en de drizzle radar van de TU Delft? Assimilatie van waarnemingen in numerieke weermodellen Het voorspellingsvermogen (de skill),van weermodellen, zoals HiRLAM en HARMONIE, is sterk afhankelijk van een correcte initialisatie van de begintoestand. Hiervoor worden actuele metingen / waarnemingen van relevante weerparameters gebruikt. Dit proces wordt dataassimilatie genoemd. Data-assimilatie in weermodellen is een wetenschap op zichzelf. Er zijn in de loop der jaren vele data-assimilatietechnieken ontwikkeld en er is veel vooruitgang geboekt om de skill van de weermodellen hiermee significant te verhogen. Met name het ECMWF heeft op dit gebied veel en goed werk verricht resulterend in de bekende dataassimilatie algoritmes als Optimal Interpolation, 3DVAR, 4DVAR en Kalman filtering. Met name de variationele assimilatie technieken hebben ertoe bijgedragen dat radar- en satellietwaarnemingen een significante impact hebben op de skill van de regionale weermodellen (zoals HiRLAM). Het is de verwachting dat naarmate de ruimtelijke resolutie van de weermodellen omhoog gaat (zoals bij HARMONIE naar 2 km) het belang/impact van data-assimilatie van hoge resolutie en ook lokale waarnemingen alleen maar groter wordt. 5. HARMONIE modelverwachtingen Ons huidige operationele weermodel (Hirlam) is niet in staat om lokale weerscondities die kritiek zijn voor Schiphol, en plotselinge veranderingen daarin, tijdig en met voldoende nauwkeurigheid te verwachten. De resolutie van het model (orde 10 km) is daarvoor te beperkt en de beschrijving van fysische processen in het model die aanleiding geven tot het ontstaan van kritieke weersomstandigheden zoals dichte mist en zware convectieve buien is vaak gebrekkig. Bovendien worden er nog maar nauwelijks hoge resolutie remote sensing waarnemingen, uit bijv. radar, profilers en satellieten, in het model geassimileerd t.b.v. van het verkrijgen van een optimale beginconditie. Om lokale weersomstandigheden op Schiphol met voldoende nauwkeurigheid te kunnen bepalen, wordt binnen het project IMPACT gebruik gemaakt van het hoge resolutie weersanalyse en weersverwachtingmodel HARMONIE. Dit model heeft een resolutie van orde 2 km, een betere en meer consistente beschrijving van fysische processen in de atmosferische grenslaag die het ontstaan en de evolutie van bijv. mist, lage wolken en convectief weer beschrijven, en het potentieel om nieuw type hoge resolutie waarnemingen, uit bijv. radar en satelliet, te assimileren. We verwachten dat we met dit weermodel veel beter tegemoet kunnen komen aan de eisen die Schiphol aan een weersverwachting stelt. Uitgaande van de gebruikersbehoeften zoals die zijn geformuleerd in hoofdstuk 2, dienen de volgende parameters uit HARMONIE te worden gehaald, eventueel in combinatie met verdere nabewerking, voor het bepalen van mogelijk kritieke weerscondities: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Neerslagintensiteit en neerslagsoorten (bijv. regen, sneeuw, hagel, ijzel) Mist (slecht zicht i.h.a.) Convectie Wolken Freezing level Wind en windstoten Onweer Bodeminformatie


Pagina 21

Datum: januari 2011

9. Clear Air Turbulence (CAT) 10. Aircraft Induced Lightning (AIL) 11. Wake vortices Het doel van deze modelparameters is dat ze of direct gebruikt kunnen worden voor Schiphol, of dat ze na diagnostiek en verdere nabewerking gebruikt kunnen worden, of dat ze kunnen dienen om waarnemingen of modelanalyses te extrapoleren in de tijd (trends maken). Relevante weerparameters voor Schiphol Hieronder staat een overzicht van relevante weerparameters voor Schiphol en de bronnen waar die vandaan kunnen worden gehaald. Indien van toepassing worden ook opmerkingen gemaakt over de mogelijkheden, of onmogelijkheden, voor het maken van zeer korte termijn verwachtingen (i.e. nowcasting), ofwel de zogenaamde trends. Neerslagintensiteit Actuele beelden van de waargenomen neerslagintensiteit komen uit de radar. Deze beelden worden ook gearchiveerd. Een verwachting van de neerslagintensiteit en duur, en de timing van buien komt rechtstreeks uit het model. Een apart probleem vormt de motregen. Dit is een vorm van regen waarbij de waterdruppels een kleinere diameter hebben dan 0,5 mm. Als de druppels een temperatuur beneden nul hebben, zogenaamde onderkoelde motregen, bevriezen deze zodra ze het aardoppervlak of een voorwerp raken. Zo ontstaat ijzel. Door de kleine diameter van de druppelgrootte is motregen nauwelijks en vaak niet duidelijk op een neerslagradar te zien. Modellen zoals HARMONIE daarentegen leveren alleen informatie over de intensiteit van de neerslag, en niet de druppelgrootte. Nowcasting Nowcasting van de neerslagintensiteit kan door de radarbeelden te extrapoleren in de tijd. Daarvoor kunnen advectie termen uit het weermodel worden gebruikt, of bewegingsvectoren door opeenvolgende radarbeelden te volgen. De ontwikkeling van buien, zoals het ontstaan en uitsterven daarvan, wordt hier verwaarloost. M.a.w., we nemen hier aan dat de intensiteit van de neerslag persistent is. We compenseren hiervoor doordat we snelle updates maken op basis van de radarbeelden die iedere 5 min. beschikbaar komen. Neerslagsoort Met name de winterse neerslagsoorten leveren veel problemen op voor het vliegverkeer op en rondom de luchthaven. Het gaat hier om onderkoelde regen en motregen, sneeuw en ijs. Dit leidt tot gladheid van de banen en ijsafzetting op de baan of het vliegtuig. Aanvriezende mist valt ook in deze categorie omdat ook dan ijsafzetting mogelijk is. Tenslotte is een goede verwachting voor hagel en hagelsteengrootte relevant omdat dat kan leiden tot schade aan vliegtuigen en tot gladheid. Het HARMONIE model levert i.t.t. Hirlam veel meer modeluitvoer t.b.v. de neerslagsoorten. Zo geeft het model direct informatie t.a.v. de hydrometeoren regen, sneeuw, graupel, wolken-water en wolkenijs. Een uitgebreide neerslagsoort diagnostiek zoals nu bij Hirlam gebeurt, o.a. m.b.v. de NeSo methode van Ivens, lijkt daarmee niet nodig. Een beperkte vorm van diagnostische processing van de modeluitvoer lijkt nog wel nodig. Dit geldt bijv. voor de hoeveelheid wolkenwater in gebieden waar de temperatuur beneden nul is (onderkoelde neerslag) én de mogelijkheid tot ijsafzetting. De hoeveelheid graupel in het model kan gebruikt worden voor het verwachten van zachte hagel. Meteo France werkt op dit moment aan een verwachting van harde hagel uit het model. Diagnostisch kan eventueel gebruikt worden gemaakt van de maximale convectieve verticale snelheid uit het model. Meer dan 5 m/s voor zachte hagel, meer dan 10 m/s voor harde hagel en meer dan 20 m/s voor grote hagel.


Pagina 22

Datum: januari 2011

Figuur 14: Diagnostiek van de NEerslag SOort (NESO) uit HiRLAM (voor 11 januari 2011; 10 UTC).

Mist (slecht zicht i.h.a.) Het weermodel HARMONIE levert in haar modeluitvoer informatie t.a.v. de temperatuur, de dauwpunt temperatuur, het vocht en de concentratie hydrometeoren. Daarnaast kan het model gecombineerd worden met een chemie module zodat een verwachting kan worden gemaakt voor de aanwezigheid van aerosolen in de atmosfeer. Op basis van deze modeluitvoer kan het zicht buiten het model om gediagnosticeerd worden. Op dit moment is de HARMONIE versie die draait op het KNMI voorzien van een diagnostische module waarmee een verwachting voor het zicht bepaald wordt. De aanpak is gebaseerd op de concentratie hydrometeoren op het onderste modellaag niveau (DMI aanpak). Ervaring leert dat de zichtwaarden nu te laag zijn. Meer onderzoek naar de extinctiecoëfficiënt bij de verschillende neerslagsoorten is gewenst, alsmede het gebruik van aerosol concentraties. Daarnaast is de luchtvaart met name geïnteresseerd in het baanzicht (RVR) waarvoor extra diagnostiek nodig is. HARMONIE model en de dynamiek van mist Op het moment dat het model atmosferische condities laat zien die gunstig zijn voor het ontstaan van mist, bijv. de aanwezigheid van warme vochtige lucht, dan wordt de dynamiek daarvan gedurende de komende uren, zoals bijv. de verplaatsing van een mistveld, redelijk goed beschreven door het model. Deze informatie kan worden gebruikt als signaalfunctie voor de meteoroloog. Als het model geen gunstige condities weergeeft voor mist, en de mist wordt toch waargenomen op het veld, dan is het model ook niet bruikbaar voor een korte termijn verwachting van mist. In dat laatste geval is het vaak ook niet zinvol om model tendensen, van bijv. temperatuur en vocht, buiten het model om te gebruiken om mist te diagnosticeren en te nowcasten. Nowcasting T.b.v. nowcasting van mist lijkt met name een combinatie van modeluitvoer uit een hoge resolutie model zoals HARMONIE in combinatie met waarnemingen uit satellieten een succesvolle strategie te zijn. Ook het volgen van opeenvolgende satellietbeelden en daar


Pagina 23

Datum: januari 2011

een beweging uit halen lijkt een goede strategie. Deze laatste strategie wordt gebruikt binnen het Cinesat systeem (een presentatie/analyse systeem voor Meteosat satellietbeelden). Fysische en statistische nabewerking Binnen het project Impact zal gebruik worden gemaakt van het 1D-kolomsmodel COBEL, waarmee specifieke modelparameters voor mist en lage wolken kunnen worden afgeleid. Dit model zal i.c.m. locale metingen van temperatuur- en vochtprofielen in de atmosfeer en de bodem, en externe forceringstermen uit het 3D weermodel HARMONIE, als een soort fysische postprocessing tool worden gebruikt. Zo kan het model gebruikt worden om stralingsmist te simuleren en schattingen te geven voor het tijdstip waarop een mistlaag oplost als de dikte van de mistlaag via metingen bekend is. Figuur 15: Hoge resolutie 1D-kolomsmodel COBEL (genest in een 3D weermodel) voor het verwachten van mist en lage wolken. Bron: COBEL image Meteo France.

Het KNMI maakt volop gebruik van statistische postprocessing waarbij de modeluitvoer in combinatie met locale waarnemingen wordt gebruikt voor het maken van een kansverwachting voor het zicht voor een aantal typische drempelwaarden. Een voorbeeld daarvan is de TAF-guidance van het KNMI. Voor statistische postprocessing wordt nu modeldata uit het Hirlam gebruikt. De overgang naar HARMONIE lijkt zinvol, daar dit model in essentie een hogere resolutie heeft en het potentieel om de meer extreme weerscondities beter te beschrijven. Voor de afleiding van een dergelijke statistische gids is een meerjaren archief aan modeldata nodig, waarin extreme weerscondities voldoende vaak voorkomen zodat een betrouwbare statistiek kan worden afgeleid.

Figuur 16: Kansverwachting voor de BZO fasen M, A, B en C (uit TAF-guidance).

Convectie De timing en de locatie van de convectie zijn belangrijke parameters die het model moet uitvoeren. Verder zeggen de convectieve structuren iets over de intensiteit van het fenomeen


Pagina 24

Datum: januari 2011

en daarmee de schade die kan volgen. Naar verwachting is HARMONIE zelf redelijk goed in staat om deze convectieve structuren te genereren. De dynamiek in HARMONIE is daarvoor ook veel beter. De vraag is of een extra diagnostische tool, zoals de convectietool van Rob Groenland die het KNMI daar nu voor gebruikt, dan nog nodig is.

Figuur 17: Zware buien kunnen gepaard gaan met een plotselinge verandering in windsnelheid en/of richting, wat een gevaar vormt voor opstijgende en landende vliegtuigen.

De bruikbaarheid van het model voor (zware) convectie zal met name moeten blijken door validatie van cases die karakteristiek zijn voor convectie, zoals hevige buien met een hoge neerslagintensiteit, stevige updrafts en downdrafts, en hagel. Wolken Voor het vliegverkeer zijn met name lage wolken hinderlijk, omdat ze zichtbeperkingen opleggen aan een piloot die zijn toestel wil landen. De ceiling is hier een belangrijke parameter. Dit is de basishoogte van de eerste wolkenlaag, van onderaf gezien, die voor minimaal 5/8 (ofwel 62.5%) bedekt is. De ceiling komt niet rechtstreeks uit de modellen, maar moet worden gediagnosticeerd m.b.v. de wolken basishoogte en bijbehorende bedekkingsgraad. De bedekkingsgraad, ook wel wolkenfractie genoemd, wordt nu door HARMONIE mogelijk niet op ieder modellaag niveau uitgevoerd. Voor een nauwkeurige ceiling diagnostiek is deze parameter op iedere modellaag wel nodig.

Figuur 18: Vliegtuig landend in lage stratus wolken.

Nowcasting Wolkentrends van 3D wolkenanalyses kunnen uit het model worden gehaald. Indien deze 3D wolkenanalyses tot stand komen door modeluitvoer buiten het model om te combineren met waarnemingen, bijv. uit synop, satelliet en lidar, dan kunnen trends worden bepaald d.m.v. extrapolatie buiten het model om. In het kader van de consistentie dienen neerslagwolken dan wel op dezelfde manier geadvecteerd te worden als de neerslagbeelden uit de radar,


Pagina 25

Datum: januari 2011

d.w.z. met dezelfde bewegingsvectoren. Niet neerslaggevende wolken worden geadvecteerd met de modelwind op de bijbehorende modellaag. Freezing level Het freezing level kan direct uit het model worden gehaald. Het model voert immers op alle modellagen de temperatuur uit. Eventueel kan ook de ijsdriehoek uit het model worden gepresenteerd, zodat we kunnen zien of boven of onder het freezing level warme luchtlagen aanwezig zijn waardoor ijsafzetting kan plaatsvinden op vliegtuigen of ijzel kan ontstaan. Wind en windstoten Windstoten die het gevolg zijn van mechanische turbulentie (wrijving aan het aardoppervlak) of die gegenereerd worden door droge convectie, worden zowel binnen het Hirlam model als het HARMONIE model geparameteriseerd m.b.v. de Turbulente Kinetische Energie (TKE) op het onderste modellaag niveau. Windstoten veroorzaakt door natte convectie, bv. downdrafts zoals bij buienlijnen, worden op dit moment gediagnosticeerd m.b.v. een methode die is ontwikkeld door Ruud Ivens. De methode is gebaseerd op een tweetal regressievergelijking waarbij gebruik wordt gemaakt van de maximale dag temperatuur en de potentiële nattebol temperatuur zoals die is berekend op basis van Hirlam model parameters. Met het nieuwe weermodel HARMONIE is diagnostiek voor de natte convectieve windstoten niet meer nodig. Het model rekent dit zelf uit. Downscaling en de gemiddelde wind Voor het bepalen van de gemiddelde windsnelheid en windrichting aan het oppervlak, op schalen tot zo’n 500 m, maakt het KNMI gebruik van een fysische downscaling methode. Deze methode gebruikt een eenvoudig 2-lagen model voor de beschrijving van de wind in de atmosferische grenslaag i.c.m. hoge resolutie gegevens van de terreinruwheid in Nederland. De terreinruwheid is daarbij afgeleid uit landgebruik informatie zoals beschikbaar in een GIS systeem. De kwaliteit van de downscaling wordt voor het overgrote deel bepaald door de kwaliteit van de terreinruwheidskaarten. Voor Schiphol is bekend dat de terreinruwheid afgeleid voor grootschalige bebouwing, met name ten noordoosten en ten oosten van Schiphol, te hoog is waardoor de windsnelheid vanuit die richtingen systematisch wordt onderschat. Naarmate de resolutie van onze atmosfeermodellen omhoog gaat, en voor HARMONIE zelfs de 2 km nadert, is het de vraag of verdere wind downscaling nog wel meerwaarde oplevert. Indien downscaling toch nog wordt gebruikt, is het raadzaam de terreinruwheidskaarten die de downscaling gebruikt voor Schiphol en omgeving te verbeteren.

Figuur 19: Downscaling van een HiRLAM 11 km windsnelheidsveld naar een resolutie van 500 m voor luchthaven Schiphol.


Pagina 26

Datum: januari 2011

Wind uit het HARMONIE model Het HARMONIE model levert als uitvoer de U, V en W componenten van het 3D windveld. Hieruit kunnen tal van windproducten, waar Schiphol belang bij heeft, worden afgeleid. Voorbeelden zijn dwarswind en staartwind op touchdown posities, windschering, en wind langs het vluchtpad. Windwaarnemingen t.b.v. assimilatie in het model en nowcasting Op dit moment worden hoge resolutie windwaarnemingen uit AMDAR en ModeS gebruikt voor assimilatie in het model. Dit leidt tot verbeterde modelverwachtingen tot maximaal zo’n 3 uur vooruit. De impact van de assimilatie van dit soort waarnemingen in weermodellen is groot. Geadviseerd wordt om ook windwaarnemingen verkregen uit satellietmetingen te assimileren in het model. Binnen het KvK project WindVisions wordt gewerkt aan de ontwikkeling van een 3D monitoring systeem voor wind langs starten landingsbanen op Schiphol. We verwachten dat dit type zeer locale waarnemingen geen meerwaarde heeft voor directe assimilatie in een weermodel, maar wel voor continue monitoring en nowcasting tot enkele minuten vooruit. Uit de waarnemingen kunnen mogelijk trends worden gehaald die bruikbaar zijn om de wind te nowcasten van de ene baan op de andere. Onweer HARMONIE geeft een verwachting voor de hoeveelheid graupel. Graupel speelt een belangrijke rol bij ladingsscheiding in wolken zodat onweer kan ontstaan. De hoeveelheid graupel is tevens een indicatie voor de ontladingsintensiteit, zodat het verwachte aantal ontladingen per uur hiermee gediagnosticeerd kan worden. Statistische nabewerking Voor het uitgeven van waarschuwingen voor (zwaar) onweer in de zomer en winter, maakt het KNMI gebruik van statistische nabewerking van modeldata uit het operationele Hirlam in combinatie met locale waarnemingen van de ontladingsintensiteit uit het FLITS systeem. De zomer onweerkansen worden voor heel Nederland bepaald in 12 regio’s, van ieder 90 km x 80 km. De winter onweerkansen zijn vooral gericht op het vliegverkeer, ter voorkoming van Aircraft Induced Lightning (AIL), en worden alleen voor een 4-tal regio’s rondom Schiphol bepaald. Buiten deze regio’s is de klimatologische kans te laag om betrouwbare kansverwachtingen te kunnen maken.

Figuur 20: KNMI kansverwachting voor zwaar onweer. In de figuur wordt in vakjes van 90x80 km de voorwaardelijke kans gegeven (in %) op meer dan 200 ontladingen per 5 minuten. Voorwaarde is dat er minimaal 1 ontlading is waargenomen. De verwachting is geldig voor 17 juli 2004 over de periode 12 – 18 uur UTC.


Pagina 27

Datum: januari 2011

Opmerking: De performance van het FLITS bliksemdetectie systeem laat soms te wensen over. Verhoging van de performance is wenselijk. Hierbij gaat het om het verhogen van de POD (“Probability Of Detection”) en het verlagen van de FAR (“False Alarm Rate”). Er wordt geadviseerd om hiervoor een lokaal bliksemdetectie systeem op Schiphol te gebruiken. Bodeminformatie Het doel van numerieke weermodellen zoals HARMONIE is om zo goed mogelijke analyses en verwachtingen te maken van de toestand van de atmosfeer op een bepaald moment. Doordat grenslaag parameters voor een groot deel bepaald worden door interactie van de atmosfeer met het aardoppervlak, is een oppervlaktemodel nodig waarin fysiografische eigenschappen van het oppervlak en de bodem worden beschreven, alsmede de processen die zorgen voor de interactie met de atmosfeer. Binnen HARMONIE wordt gebruik gemaakt van een extern oppervlaktemodel, genaamd SURFEX. Dit oppervlaktemodel levert i.c.m. de atmosferische parameters extra informatie t.a.v. de bodemtemperatuur, het bodemvocht, de verdamping, het smelten van sneeuw en de run-off van neerslag. Clear Air Turbulence (CAT) Clear Air Turbulence is turbulentie boven de grenslaag die niet geassocieerd is met cumulus convectie. Het wordt vaak ervaren als een verticale versnelling. Favoriete locaties voor CAT zijn bijv. in de buurt van de straalstroom bij een rug of trog waar de windrichting plotseling verandert, of in de buurt van de lijzijde van een bergketen waarover een sterke luchtstroming is. M.b.t. dit laatste ontstaan zwaartekrachtsgolven die tot op grote hoogten in de atmosfeer voelbaar zijn, kunnen breken en daardoor vele kleine gebieden met CAT veroorzaken. Om CAT gebieden op basis van HARMONIE modeluitvoer te kunnen identificeren, is het nodig om de windschering en de orografie uit het model verder te diagnosticeren. In de huidige praktijk wordt veel gebruik gemaakt van de CAT-index uit het ECMWF model en de SWC-kaartjes (Significant Weather Chart) uitgegeven door de WAFC’s (World Area Forecast Centers). Meteorologen geven aan dat dit de best bruikbare informatie is. Deze methoden worden beschreven in het KNMI TR-160 (H.Bakker, Technisch Rapport nr. 160, KNMI). Er zijn ook aanwijzingen dat TKE waarden op hogere modellagen kunnen worden gebruikt om CAT gebieden te identificeren, maar de kwaliteit van deze methode is nog niet bekend. Voor de luchtvaart is het nodig om voor CAT gebieden aan te geven hoe hevig de te verwachten turbulentie is. Vaak gebeurt dat in klassen zoals: geen CAT, lichte CAT, lichte tot matige CAT, matige CAT, matige tot zware CAT, zware CAT en extreme CAT. Aircraft Induced Lightning (AIL) Aircraft Induced Lightnings (AIL’s) zijn atmosferische ontladingen die veroorzaakt worden, ofwel getriggerd, door vliegtuigen zelf, met soms veel schade aan het vliegtuig tot gevolg. Het grootst aantal gevallen van AIL komt voor in de winter. Inslagen vinden ook vaak op lage hoogte plaats. Meteorologisch gunstige omstandigheden voor AIL zijn: convectieve wolken met ijs, water en onderkoelde druppels, en voldoende verticale beweging. De bliksem ontstaat door ladingsverschillen in de wolk. Ladingsscheiding ontstaat in de wolk, daar waar veel kleine ijskristallen of splinters (positief) aanwezig zijn, en grotere ijsdeeltjes die onderkoelde waterdruppels invangen (negatief). Dit wordt ook wel graupel (kleine zachte hagel) genoemd. Voldoende stijgende beweging zorgt ervoor dat positieve deeltjes naar boven worden gebracht, en negatieve deeltjes naar beneden. HARMONIE geeft een indicatie voor de hoeveelheid graupel in een wolk en daarmee de mogelijkheid tot AIL.


Pagina 28

Datum: januari 2011

Figuur 21: Schade aan een vliegtuig na blikseminslag

Wake vortices Wake vortices worden veroorzaakt door opstijgende vliegtuigen, als gevolg van de lift, en de daardoor ontstane turbulente wervels kunnen ernstig gevaar opleveren voor daarop volgende vliegtuigen, met soms crashes tot gevolg. Om ongevallen te voorkomen worden separatie limieten (in minuten of seconden) gehanteerd, en die beperken de luchthaven capaciteit gedurende take-off en landing. De verplaatsing en het uitsterven van wake vortices is afhankelijk van de weerscondities. Zo kan een wake vortex worden gedempt door sterke wind, door dissipatie en door wrijving aan het aardoppervlak. Bij stabiele atmosferische condities daarentegen kunnen wake vortices juist langer blijven bestaan. Als de wake vortices sneller dempen, zijn mogelijk kortere separatie tijden mogelijk met als voordeel een hogere luchthaven capaciteit. Wake vortices kunnen zowel aan de grond als upper-air optreden.

Figuur 22: Zichtbare wake vortices door turbulente menging in een vochtige luchtlaag.


Pagina 29

Datum: januari 2011

Model parameters die kunnen bijdragen aan het verwachten van de levensduur van wake vortices zijn wind en TKE. TKE zorgt ervoor dat de grote wervels van de wake vortices uit elkaar worden gerukt en worden opgebroken in kleinere wervels. Bij welke grenswaarden van TKE dat gebeurt is nog niet helemaal bekend. Er is veel internationaal onderzoek gaande naar de invloed van atmosferische omstandigheden op wake vortices (oa EU projecten CREDOS en WakeNet3). De resultaten daarvan worden afgewacht.

6. Kansverwachtingen en modelensembles In het vierde kwartaal van 2010 zal het GLAMEPS systeem operationeel worden. Dit komt erop neer dat de bestaande atmosfeermodellen Hirlam en Aladin gebruikt gaan worden om er zogenaamde ensembles mee te creëren. Dit houdt in dat beide modellen 20 keer worden gedraaid, uitgaande van ongeveer dezelfde geanalyseerde uitgangstoestand van de atmosfeer. Uiteraard zijn de begintoestanden niet precies gelijk, maar er zijn kleine verstoringen aangebracht, die telkens zo zijn gekozen dat deze afwijkingen van de begintoestand maximaal groeien in de tijd. Daarnaast zijn er ook nog de onverstoorde versies van beide modellen. In totaal levert dit 42 ensembles op. Het domein waarop dit ensemble draait is wel iets kleiner dan het oorspronkelijke Hirlam domein. Het loopt ongeveer van Newfoundland (noordwesthoek) tot het oosten van Turkije (zuidoosthoek). De roosterpuntsafstand van GLAMEPS is 11 km. Het zal twee keer per dag beschikbaar komen. De analysetijden zijn 06 en 18 UTC. De GLAMEPS uitvoer is ongeveer 8 uur na analysetijd beschikbaar, dus rond 02 en 14 UTC. De maximale verwachtingstermijn van GLAMEPS is +42 uur. Met deze ensembleverwachtingen kan een uitspraak worden gedaan over de (on)zekerheid van de verwachting. Dit hangt af van de begintoestand van de atmosfeer. In bepaalde gevallen kan met vrij grote zekerheid een of meer weerparameters in een bepaald gebied worden verwacht. In andere gevallen kan de verwachting voor een specifieke plaats juist heel onzeker zijn. Er is dan veel spreiding in de ensembles. De spreiding geeft dus waardevolle informatie over de betrouwbaarheid van de modelverwachting. Voor de luchthaven Schiphol zijn er diverse toepassingen mogelijk van dit modelensemble. De manier waarop we met de 42 verschillende scenario’s om zullen gaan zal in eerste instantie uitgaan van een ongekalibreerde kansinschatting door het tellen van ensemble leden. Dit op dezelfde wijze zoals dat nu gebeurt met ECMWF Ensemble Prediction System (EPS). Als bijvoorbeeld de helft van het aantal ensemble leden een bepaald fenomeen berekent, dan gaan we ervan uit dat de kans hierop 50% is. Verificatie zal moeten uitwijzen of deze kansen betrouwbaar zijn. Als dat niet het geval is, dan is er statistische postprocessing nodig om deze kansen te kalibreren zodat ze uiteindelijk wel betrouwbaar zijn. Statistische postprocessing wordt nu al toegepast op het reguliere Hirlam model. Dit product heet TAF-guidance. Het wordt gebruikt om de modeluitvoer die geldig is voor een gridbox van 11 bij 11 km te vertalen naar de locatie Schiphol. Tevens worden tijdens deze nabewerking systematische fouten in het model gecorrigeerd. Daarnaast worden ook parameters berekend zoals zicht en ceiling (wolkenbasis) en kansen dat deze parameters zich beneden bepaalde grenzen zullen bevinden. Zulke aanvullende parameters zijn niet beschikbaar in de directe modeluitvoer, maar wel van groot belang voor de luchtvaart. Een aantal parameters uit de TAF-guidance wordt nu al gebruikt om de Schiphol Kans Verwachting (SKV) mee te voeden. De meteoroloog krijgt de kansen die uit de TAF-guidance komen als first-guess waarde in de SKV, en kan deze nog handmatig aanpassen als daar zwaarwegende redenen voor zijn. Ook op het korte termijn ensemble zal het mogelijk zijn om statistische postprocessing toe te passen. De verschillende scenario's in de modeluitvoer kunnen dan worden nabewerkt om bovengenoemde uitbreidingen en verbeteringen ten opzichte van de oorspronkelijke


Pagina 30

Datum: januari 2011

modeluitvoer te realiseren. Op deze wijze kunnen we komen tot een betrouwbare set kansverwachtingen voor relevante luchtvaartmeteorologische parameters.

Figuur 23: Voorbeeld van een kansverdeling voor zicht op de luchthaven Schiphol.

Tenslotte is het ook mogelijk om statistische nabewerkingen toe te passen op het hoge resolutie model HARMONIE. Van dit model verwachten we dat de hoge resolutie meerwaarde biedt om weerfenomenen in de omgeving van Schiphol te kunnen simuleren. Er zal dan onderzocht kunnen gaan worden of het mogelijk is om aparte verwachtingen te maken voor de verschillende runways. Om een idee te krijgen of zo'n gedetailleerde verwachting kans van slagen heeft zullen we eerst waarnemingen analyseren om na te gaan of er veel correlatie is tussen verschillende waarneemposities op Schiphol. Indien ze zeer sterk gecorreleerd zijn, heeft een aparte verwachting per baan geen zin. Als er regelmatig verschillen zijn tussen waarnemingen op b.v. de Polderbaan en de oostkant van de Buitenveldertbaan, dan heeft de productie van aparte verwachtingen per runway waarschijnlijk meerwaarde. Het is dan zinvol om hier onderzoek naar te doen. De analyse van waarnemingen van verschillende meetlocaties op de luchthaven Schiphol zal uitgevoerd worden binnen het project Climatology and Climate Scenario's Mainport Schiphol.

7. Conclusies m.b.t. vervolg onderzoek en verdere ontwikkelingen In hoofdstuk 2 is uitvoerig beschreven welke rol de meteo speelt in de Schiphol operaties en welke behoefte en met welke prioriteit door de luchtvaartsector (AAS, LVNL en KLM) aan meteo-informatie gesteld wordt. Tegenover deze vraagkant zijn in de hoofdstukken 3 t/m 6 het huidige aanbod aan meteo-informatie voor Schiphol vanuit het KNMI beschreven. Ook zijn in deze hoofdstukken mogelijkheden voor toekomstige uitbreiding en verbetering van dit huidige meteo aanbod beschreven. In dit hoofdstuk 7 wordt een poging gedaan om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen door voorstellen te doen voor vervolg onderzoek en ontwikkeling op terreinen die aan de vraagkant hoge prioriteit en aan de aanbodkant een hoge potentiële kans van slagen hebben. Vraagkant AAS en LVNL stellen de hoogste prioriteit bij het verbeteren van de korte termijn verwachting en nowcasting van weersverschijnselen die veel impact hebben op de Schiphol operaties met het doel om planningen van operaties beter en efficiënter te kunnen maken. De weerparameters met de meeste impact zijn neerslag (met name sneeuw), verminderd zicht (mist), en wind (storm en turbulentie bij landen en stijgen). De verbeteringen waar AAS en LVNL om vragen hebben betrekking op nauwkeurigheid van verwachting m.b.t. intensiteit, locatie en vooral de timing van wanneer hinderlijke weersituaties starten en eindigen. De behoeften van KLM sluiten hier naadloos op aan met als extra wens een betere verwachting/nowcasting van onweer, CB’s en AIL.


Pagina 31

Datum: januari 2011

Aanbodkant Het KNMI zet zwaar in op de ontwikkeling van HARMONIE, dat het nieuwe weermodel voor de korte termijn (<48 uur) moet gaan worden als opvolger van HIRLAM. HARMONIE biedt naast een veel hoger ruimtelijk oplossend vermogen (zowel in horizontaal als verticaal) ook veel meer uitvoer van weerparameters met toepassingsmogelijkheden voor de luchtvaart. Net als bij de huidige HIRLAM uitvoer zal er in een aantal gevallen nog een fysische dan wel statistische nabewerking van de HARMONIE uitvoer nodig zijn. Veel van de prioriteiten aan de vraagkant zullen met inzet van HARMONIE plus post-processing verwezenlijkt kunnen worden. De ontwikkeling van HARMONIE is grotendeels geregeld in het HIRLAM/ALADIN consortium (waar KNMI deel vanuit maakt). Het streven is om in 2014 een operationeel HARMONIE model te hebben draaien op het KNMI. Onderzoek naar het gebruik van HARMONIE t.b.v. Schiphol operaties vindt plaats binnen het IMPACT project. Hetzelfde geldt voor de ontwikkeling van een post-processing tool voor mistverwachting, nl. het 1D-kolomsmodel COBEL. Voor de ontwikkeling van andere HARMONIE post-processing tools dienen plannen gemaakt te worden en dan met name voor die tools die betrekking hebben op de meest urgente weerparameters aan de vraagkant (wind, mist, neerslag, onweer): • Diagnostische post-processing voor de bepaling van dwars- en staartwind op touchdown posities, windschering en wind langs het vluchtpad uit U, V en W componenten van het HARMONIE 3D windveld. • Diagnostische post-processing voor de bepaling van het RVR baanzicht. • Aanpassing van de huidige statistische post-processing t.b.v. Schiphol Kansverwachtingen op HARMONIE. Hiervoor is een meerjarenarchief aan HARMONIE modeldata nodig. • Diagnostische post-processing voor de bepaling van de hoeveelheid onderkoelde neerslag en de mogelijkheid tot ijsafzetting. • Diagnostische post-processing voor het maken van een hagelverwachting op basis van de maximale convectieve verticale snelheid. • Post-processing van graupel modeloutput voor een AIL verwachting. Ook zal er gewerkt gaan worden aan assimilatie van vliegtuigwaarnemingen (AMDAR en Mode-S) rondom Schiphol in HARMONIE met een “rapid update cycle” van het model tot gevolg (in vervolg op het huidige assimilatiewerk m.b.t. HIRLAM). Er wordt een grote impact hiervan op de korte termijn (<3 uur) verwachting van HARMONIE verwacht. Dit geldt zowel voor de kwaliteit van de verwachting als de timing van kritieke weersomstandigheden. De verwachting is dat dit R&D werk uitgevoerd gaat worden in het SESAR WP11.2 project waarin het KNMI gaat deelnemen (in de periode 2011-2015). Een ander terrein waarop winst te halen valt is het gebruik van het korte termijn ensemble verwachtingssysteem GLAMEPS t.b.v. het maken van een betere Schiphol Kansverwachting. Hiervoor dient verder onderzoek verricht te worden. M.b.t. de waarnemingen op Schiphol zijn de volgende ontwikkelingen, mogelijkheden en overwegingen te noemen v.w.b. de urgenties aan de vraagkant: • Het KvK project “WindVisions” waarin een prototype meetsysteem voor de monitoring van 3D wind nabij de landingsbanen op Schiphol wordt ontwikkeld. Dit project zal eind 2011 worden afgerond en er zal dan verder gekeken moeten worden in hoeverre dit systeem in een operationele setting een meerwaarde kan bieden aan de nowcasting van lokale windomstandigheden. • Het KvK project “Climatology and Climate Scenario’s Mainport Schiphol” levert een analyse van de ruimtelijke variabiliteit van weerparameters op Schiphol. Op basis hiervan kan geconcludeerd worden of een verwachting op baanniveau zinvol is en ook of het huidige meetnet op Schiphol adequaat is ingericht qua locatie van de metingen. • Aanschaf en installatie van een of meerdere wind cube lidars waarmee horizontale en verticale windschering gemonitoord kan worden. In eerste instantie kan een


Pagina 32

Datum: januari 2011

•

haalbaarheidsstudie gestart worden d.m.v. huur/lease van een lidar voor een korte periode. Aanschaf en installatie van een lokaal bliksemdetectie systeem op Schiphol. De performance van het huidige KNMI systeem dat bestemd is om voor heel Nederland bliksem te detecteren, is te matig voor de eisen die de luchtvaartsector stelt aan het monitoren van elektrische ontladingen rondom Schiphol.

Voor de komende jaren zal het KNMI in overleg met de luchtvaartsector een gedegen “meteo-Schiphol” R&D plan opstellen waarin bovengenoemde ontwikkelingen (voor zover nog niet ingepland in bestaande projecten) concreet worden gemaakt. De verwachting is dat de genoemde ontwikkelingen allen een duidelijke meerwaarde hebben voor het verbeteren van de weersverwachting en het monitoren van het weer op en rondom Schiphol. Uiteindelijk zal een uitgebreide kosten/baten analyse aan gebruikerszijde moeten uitwijzen hoe groot die meerwaarde voor de Schiphol operatie precies is.


Pagina 33

Datum: januari 2011

Bijlage A: Verslagen van gesprekken met de drie Schiphol stakeholders Verslag van interview met verkeersleider LVNL Henk Stap Datum: 16 december 2009 Locatie: LVNL, Schiphol Oost Deelnemers: Henk Stap (LVNL), Lonneke Smit (LVNL), Albert Jacobs (KNMI), Daan Vogelezang (KNMI), Hans Roozekrans (KNMI) Kader: Als onderdeel van het werkpakket “Inventory” van het KvK project IMPACT Doel van interview is om antwoorden vanuit de "verkeersleiding praktijk" op de volgende vragen te krijgen: • Welke weerparameters beïnvloeden de LVNL operatie en hoe? • Hoe belangrijk is hun impact (volgorde van relevantie)? • Welke drempelwaarden worden in acht genomen (‘safety thresholds’)? Daarnaast is het interview ook aan de orde gekomen hoe weerinformatie door de LVNL gebruikt wordt bij het uitvoeren van haar taken. Uitkomsten van interview: Onder welke specifieke weersomstandigheden loopt het vliegverkeer op Schiphol in de huidige situatie vertraging op of wordt beperkt? • Wind: ¾ Wind is een hele belangrijke parameter voor de verkeersleiding. Wind bepaalt voor een groot deel de keuze van banen waarop geland wordt en waar vandaan opgestegen wordt. Tail wind (> 7 kts) en cross wind (> 20 kts) maakt een baan onbruikbaar voor vliegen. De aangegeven limieten gelden inclusief gusts, maar gusts tot 10 kts worden niet meegeteld. ¾ Bij sterke wind uit de 240-310 hoek wordt de baan in de richting 240 en de baan in de richting 270 samen ingezet. In dit geval kunnen geen drie banen worden gebruikt en dat heeft een sterke beperkende impact op de capaciteit. Echt kritisch wordt het bij een sterke noordwestelijke wind, dan is alleen baan 27 beschikbaar. ¾ De 10m wind is leidend bij de baankeuze, maar ook hoogtewinden (tot 1000 ft) worden meegenomen. ¾ Windinfo van een gebied van ca. 40x40 km rondom Schiphol is nuttig voor LVNL. ¾ Windshear wordt niet gemeten. De LVNL krijgt nu windshear informatie van piloten. Deze informatie wordt door verkeersleiders doorgegeven aan de meteoroloog en aan andere binnenkomende piloten. Rapportage van sterke windshear onder de 1000 ft kan vanwege de veiligheid leiden tot baanverandering. Dit komt echter, uit ervaring van de LVNL, niet vaak voor, en als het voorkomt duurt het niet zo lang. Vanwege de veiligheid is goede informatie echter wel van belang. ¾ Voor het nemen van beslissingen worden ook kansverwachtingen gebruikt. Soms neemt de meteoroloog, en soms de verkeersleider, beslissingen op basis van de beschikbare informatie. ¾ De LVNL neemt 3 uur van tevoren beslissingen op basis van een windverwachting en andere verwachte weerparameters. Het liefst zou de LVNL zien dat windverwachtingen elke 5 minuten worden ververst. Plotselinge veranderingen in het windregiem worden zo veel beter meegenomen. Noot: De vraag is of de meteoroloog/verkeersleider de hoeveelheid aan informatie überhaupt kan verwerken bij een update frequentie van 5 minuten. Communicatie over de modelonzekerheid bij een lagere update frequentie is misschien wel belangrijker (Hoe goed is het model?). ¾ LVNL meldt dat de kwaliteit van de informatie, en hoe zij op basis daarvan beslissingen nemen, afhankelijk kan zijn van de meteoroloog (persoonsafhankelijk). Dit soort subjectiviteit is niet gewenst en het opstellen van een leerplan voor communicatie door meteorologen aan de LVNL wordt m.b.t. dit aspect genoemd.


Pagina 34

Datum: januari 2011

•

Low visibility: ¾ Slecht zicht heeft grote invloed op de capaciteit. Bij BZO condities kan er maar beperkt gevlogen worden (“de kraan wordt naarmate het zicht slechter wordt steeds meer dichtgedraaid door de verkeersleider”) ¾ RVR heeft ook invloed op de toegestane wind thresholds. Bij RVR < 550 m gelden strengere wind thresholds. ¾ Zichtverwachtingen tot 3 uur vooruit zijn belangrijk voor de LVNL operaties.

•

Precipitatie: ¾ Regen: extreme regenintensiteit kan leiden tot vliegbeperking doordat water zich ophoopt op de baan. Dit lijkt steeds vaker voor te komen (klimaat? Of ander asfalt?). Dit geldt ook voor extreme hoeveelheden sneeuw. Er zijn echter geen echte drempelwaarden die in dit kader worden gehanteerd. ¾ Sneeuw, hagel, ijzel: extreme events hebben slechts invloed op het korte termijn beslisproces. De timing van buien is lastig (wanneer komen ze?). Daarom zijn beslissingen op basis van neerslagverwachtingen lastig.

•

Bliksem: ¾ Aircraft induced lightning (AIL) speelt geen rol voor de LVNL. ¾ Uitwijken voor buien (Cb’s) speelt wel voor de korte termijn planning. Als er veel heftige CB’s in de aan- en afvliegroute zitten kan dit leiden tot aanpassing van de baankeuze. ¾ Bij bliksemontladingen wordt er geen drempel voor het aantal inslagen per minuut gehanteerd.

Andere issues: • Er is veel waardering voor het MAS concept. Dit is wel afhankelijk van de communicatie tussen de verkeersleiding en de MAS. Dit is persoonsafhankelijk. • De LVNL gaat altijd aan de veilige kant zitten in haar keuzes. In die zin verschilt de LVNL van de KLM die andere belangen heeft.. • Onzekerheid in het weer is het grootste probleem van de verkeersleiding. Dit geldt met name voor de windrichting en het zicht (mist). De Schiphol Kansverwachting (SKV) is nuttig (met name voor de supervisors). Het gebruik ervan gaat steeds beter. • De impact van weer is afhankelijk van de situatie (peak, off-peak, dag, nacht, etc.). De ene keer heeft de ene parameter een dominante impact op de capaciteit, de andere keer geldt dit weer voor een andere parameter. Verslag van interview met Amsterdam Airport Schiphol (AAS) Datum: 15 januari 2010 Locatie: Hoofdkantoor Schiphol Group, Schiphol Deelnemers: Rob ten Hove (AAS), Michael Keet (Capacity Management, AAS), Philip van Noort (Airside Operations, AAS), Albert Jacobs (KNMI), Nico Maat (KNMI), Hans Roozekrans (KNMI) Kader: Als onderdeel van het werkpakket “Inventory” van het KvK project IMPACT Doel van interview is om antwoorden vanuit de "AAS operaties" op de volgende vragen te krijgen: • Welke weerparameters beïnvloeden de AAS operaties en hoe? • Hoe belangrijk is hun impact (volgorde van relevantie)? • Welke drempelwaarden worden in acht genomen (‘safety thresholds’)? Daarnaast is het interview ook aan de orde gekomen hoe weerinformatie door AAS gebruikt wordt bij het uitvoeren van haar taken en hoe dit verbeterd zou kunnen worden.


Pagina 35

Datum: januari 2011

Uitkomsten van interview: Per weerparameter worden bovengenoemde vragen langs gelopen: Wind: • Wind is een hele belangrijke inputparameter voor de LVNL verkeersleiding maar veel minder voor AAS. Wind bepaalt voor een groot deel de keuze van banen waarop geland wordt en waar vandaan opgestegen wordt. De LVNL heeft de lead in dit beslisproces en AAS is in dit proces dus zelf geen directe afnemer/gebruiker van windinformatie. Wel indirect want het baankeuzeproces heeft wel invloed op de capaciteit van het vliegverkeer op Schiphol. • Bij planning van baanonderhoud door AAS is een goede windverwachting (met name richting) op termijn van 1-24 uur wel van direct belang voor AAS. Bv. bij een te verwachten westenwind voor morgen zal er morgen geen onderhoud aan de Buitenveldertbaan gepland worden. • Verwachtingen van extreme wind (storm of bij onweer) zijn belangrijk voor AAS ivm het mogelijk herpositioneren van vliegtuigen aan de gates (neus in de wind) en ook voor de grondoperaties rondom de vliegtuigen. De kwaliteit van de extreme windverwachtingen wordt door AAS als ruim voldoende beschouwd. • AAS geeft aan dat de windverwachting van het KNMI over het algemeen goed/voldoende is. Maar dat neemt niet weg dat verbetering, met name op de grenzen van dwarswind en staartwind wenselijk is. KNMI suggereert om te kijken of het mogelijk is hiervoor kansen te ontwikkelen met grenzen voor dwarswind/staartwind. Dit product is inmiddels al voor de KNMI meteorologen beschikbaar (zie CWK-net). Low visibility: • Slecht zicht heeft grote invloed op de Schiphol capaciteit. Bij BZO condities kan er maar beperkt gevlogen worden. Net als bij wind heeft de verkeersleiding hier de lead. AAS heeft te maken met de gevolgen van de LVNL sturing op het vliegverkeer. • AAS heeft zelf zichtverwachtingen nodig voor planning van werkzaamheden aan de banen, planning van de afhandeling van vliegtuigen aan de gates en voor planning van capaciteit. De termijn vooruit is 1 tot 4 uur. • AAS geeft aan dat met het project KDC-LVP een grote kwaliteitsprong is gemaakt m.b.t. de verwachtingen voor slecht zicht en lage wolken (zg. BZO fasen). Neerslag: • Regen: extreme regenintensiteit kan leiden tot vliegbeperking doordat water zich ophoopt op de baan (zg. standing water). Dit doet zich voor bij een intensiteit van meer dan 8 mm/uur en langer dan 15 minuten (Noot: 4 mm/uur in 30 min kan wel afgevoerd worden). AAS heeft het liefst goede actuele informatie tav. extreme neerslag en meldingen een kwartier van tevoren. Naast het inschatten van de intensiteit en duur is ook de timing van extreme buien lastig (wanneer komen ze?). Beslissingen op basis van regenverwachtingen vinden daarom niet plaats. De adviezen van de MAS zijn wel zeer bruikbaar gebleken voor AAS (en LVNL) bij de hele korte termijn planning van het vliegverkeer. • Sneeuw: Dit is een parameter die grote impact kan hebben op de AAS operaties en de capaciteit van Schiphol (al gauw kan het zijn dat er maar één baan beschikbaar is of Schiphol voor kortere of langere periodes helemaal dicht moet). AAS is verantwoordelijk voor het sneeuwvrij krijgen/houden van de banen. Dit gebeurt via preventief behandelen van de baan met kaliumformiaat en door sneeuw te vegen. Dit is een kostbare actie en waarvoor ook tijdig mankracht ingepland moet worden. Een goede sneeuwverwachting 1 tot 4 uur vooruit is dus essentieel voor Schiphol. Waarbij het precieze tijdstip en de hoeveelheid/intensiteit belangrijke informatie is. AAS ziet graag dat sneeuw, en andere winterse omstandigheden, zoals winterse neerslag i.h.a. en freezing fog, beter verwacht wordt.


Pagina 36

Datum: januari 2011

•

• • •

•

Een belangrijke vraag is ook: hoe lang blijft de sneeuw liggen? Het KNMI kan hier op dit moment nog geen nauwkeurige verwachtingen voor geven. AAS heeft wel sensoren in de landingsbanen die informatie geven over de toestand van de baan (wegdektemperatuur, luchtvochtigheid, dauwpuntstemperatuur, geleiding, nat/droog indicatie) en die worden op dit moment gebruikt. AAS wil voor sneeuw aan de veilige kant zitten: liever een false alarm dan een misser van sneeuw. Op basis van bovenstaande discussiepunten zal het KNMI nagaan of het mogelijk is om voor sneeuw een kansverwachting te maken, met een aantal thresholds. IJzel: Dit komt sporadisch voor maar heeft wel grote impact op het vliegverkeer. IJzel is lastig te bestrijden (met zout of chemicaliën) en leidt vrijwel altijd tot veel en langdurig capaciteitsverlies. Een goede ijzelverwachting/waarschuwing op termijn van 1 tot 4 uur vooruit is belangrijk voor AAS ivm planning van capaciteit en inzet van gladheidsbestrijding. Hagel: Hagel leidt tot o.a. schade bij parkeren vliegtuigen en tot gladheid. In de winter kan hagel inhouden dat de-icing nodig is. Goede verwachtingen, net zoals voor sneeuw, zijn hiervoor nodig.

Bliksem: • Kans op bliksem is wel zeer relevant voor AAS ivm platform afhandeling operaties (fueling, bagage, catering, etc). Zodra er kans op bliksem is dan worden deze operaties on-hold gezet. Er wordt alleen gebruik gemaakt van actuele informatie, maw. waarnemingen van het aantal ontladingen. Op bliksemverwachtingen worden geen beslissingen genomen. Een goede waarneming/detectie van bliksem is dus van groot belang waarbij ook de nauwkeurige plaatsbepaling van de ontlading van groot belang is. De vereiste nauwkeurigheid is 1x1 km, en die wordt door het KNMI bliksemdetectiesysteem ook inderdaad gegeven (is gecheckt). Informatie over ontladingen wordt gepresenteerd op het RADIS display. • AAS heeft als wens dat bij neerslag, informatie over de neerslagsoort wordt toegevoegd aan RADIS. KNMI gaat na of dit met de NEerslagSOort methode (NESO) kan. Aandachtspunt is om ook NESO informatie uit het nieuwe weermodel HARMONIE te halen. • Aircraft induced lightning (AIL) speelt geen rol voor AAS. Temperatuur: • Baanoppervlaktemperatuur: is belangrijk voor mogelijke gladheid (in combinatie met neerslag). Er bevinden zich meetsensoren in het wegdek die verschillende parameters meten (zie hierboven onder kopje Neerslag 3e bullit). Deze metingen worden gebruikt voor monitoring van de actuele situatie maar ook voor input in een gladheidsverwachtingsmodel (dat gedraaid wordt door MeteoConsult). • Lage luchttemperatuur: is van belang bij keuze van wel/niet de-icing. Deze keuze heeft invloed op de planning van platform afhandeling. Een verwachting tot 3 uur vooruit is hierbij van belang. • Hoge luchttemperatuur is niet relevant voor de dagelijkse operatie van AAS. Deze zijn echter wel van belang voor een lange termijnplanning van KLM, omdat het lift vermogen bij opstijgen van vliegtuigen dan omlaag gaat. Binnen KvK wordt daarvoor een klimatologie ontwikkeld. Andere vragen: • Kunnen de operationele AAS mensen omgaan met meteo kansverwachtingen? Dit gaat nog vrij moeizaam. Niet iedereen bij AAS weet hoe kansverwachtingen te interpreteren en men heeft de indruk dat binnen de “sector” de KNMI kansverwachtingen verschillend worden geïnterpreteerd. AAS geeft aan behoefte te hebben aan een Schiphol Kansverwachting cursus/training.


Pagina 37

Datum: januari 2011

•

•

•

•

•

Hoe ver wordt er door AAS daadwerkelijk vooruit gekeken, m.a.w. hoever vooruit verwachten is zinnig voor de forecaster? Dat is afhankelijk van het type weerparameter en van voor welk doel de meteo info gebruikt wordt: ¾ Wind voor planning van baanonderhoud: 24 uur vooruit ¾ Extreme wind voor herpositioneren van vliegtuigen: 0-1 uur vooruit ¾ Low visibility voor planning van capaciteit: 1 tot 4 uur vooruit ¾ Extreme regen: 0-1 uur vooruit ¾ Sneeuw/hagel voor gladheidbestrijding: 1 tot 4 uur vooruit ¾ Sneeuw/hagel/ijzel voor planning van capaciteit: 1 tot 4 uur vooruit ¾ Bliksem voor platformafhandeling: 0-1 uur vooruit ¾ Luchttemperatuur voor de-icing: 0 tot 3 uur vooruit Gebruik cost/loss: Stel je hebt een (kleine) kans op adverse weather, wanneer pak je dat scenario dan op en is dat objectief vastgesteld en/of zitten daar individuele verschillen in? En dus ook: hoe is het met de false alarm en misser tolerantie?: ¾ AAS gebruikt geen cost/loss modellen waarin weerinfo gebruikt wordt, maar is hier wel geïnteresseerd in. ¾ AAS heeft liever false alarms van ongunstige weersomstandigheden dan dat deze gemist of slecht verwacht worden. Hoe ligt de verhouding tussen acteren op actueel weer en verwacht weer?: Alleen bij bliksem en extreme neerslag wordt er vooral geacteerd op actueel weer (waarnemingen) ook omdat de verwachtingsskill mbt de kans op en precieze tijdstip van voorkomen heel laag is. Voor andere (extreme) weersituaties wordt sterk op verwachtingen geacteerd/gepland. De MAS speelt bij lastige weersomstandigheden een belangrijke (en gewaardeerde!) rol voor AAS. Welke huidige verwachtingen voldoen wel/niet en waarom?: ¾ AAS heeft behoefte aan betere sneeuwverwachtingen van het KNMI met name wat betreft de hoeveelheid. Het KNMI is vaak te voorzichtig (geeft meestal lagere hoeveelheden aan dan MeteoConsult). AAS houdt liever rekening met forse sneeuw dan dat het plotseling verrast wordt door veel meer sneeuw dan voorspeld. Is een kansverwachting voor sneeuw mogelijk? ¾ AAS ervaart de nieuwe kansverwachting voor low visibility als een grote verbetering. ¾ De interpretatie van kansverwachtingen is nog een probleem bij AAS. Training door het KNMI is gewenst. Welk weer blijkt plotseling roet in het eten te gooien en welke schade/problemen veroorzaakt dat voor AAS?: ¾ Onverwachte grote hoeveelheden sneeuw of ijzel. Dit heeft grote impact op de vliegcapaciteit (kan zelfs leiden tot dichtgaan van Schiphol). ¾ Idem bij heel slecht zicht of heel veel regen in korte tijd.

Verslag van interview met KLM Datum: 12 februari 2010 Locatie: KLM/OCC gebouw, Schiphol-Oost Deelnemers: Paul-John van Itterzon (Manager Flight Dispatch & ATC coordination, KLM), Norman Bakker (Supervisor Flight Dispatch, KLM), Albert Jacobs (KNMI), Nico Maat (KNMI), Fons van Loy (KNMI), Hans Roozekrans (KNMI) Kader: Als onderdeel van het werkpakket “Inventory” van het KvK project IMPACT Doel van interview is om antwoorden vanuit de "KLM operaties" op de volgende vragen te krijgen: • Welke weerparameters beïnvloeden de KLM operaties en hoe? • Hoe belangrijk is hun impact (volgorde van relevantie)? • Welke drempelwaarden worden in acht genomen (‘safety thresholds’)?


Pagina 38

Datum: januari 2011

Daarnaast is in het interview ook aan de orde gekomen hoe weerinformatie door KLM gebruikt wordt bij het uitvoeren van haar taken en hoe dit verbeterd zou kunnen worden. Dit gesprek is gevoerd met kennis van de pilot “Optimalisatie toepassing meteorologische informatie in besluitvorming KLM”. Deze pilot is door KLM en KNMI in 2009 opgepakt en heeft geresulteerd in twee rapporten en diverse activiteiten om de meteo ondersteuning van het KNMI aan KLM te optimaliseren. De twee KLM geïnterviewden komen beide uit de OCC hoek. Paul-John zal nog contact zoeken met HCC of er vanuit die hoek nog aanvullende zaken spelen. Uitkomsten van interview: Per weerparameter worden bovengenoemde vragen langs gelopen: Wind: • Wind is uiteraard een belangrijke parameter voor de KLM vliegoperaties, zowel en-route (vliegtijden, brandstofverbruik, turbulentie) als landing/take-off operaties (veiligheid). • Er wordt niet met eenduidige drempelwaardes gewerkt. Deze zijn afhankelijk van vliegtuig en piloot en worden over het algemeen ruimer genomen dan de LVNL drempelwaarden voor wind. • KLM heeft baat bij meer en betere windmetingen op en om Schiphol met de nadruk op meting van wind shear en wake vortex Low visibility / lage bewolking: • Een betere mist nowcasting is zeer gewenst door KLM. Hoe kleiner de onzekerheidsmarge, hoe beter. Neerslag: • Met name sneeuw, hagel, ijzel, slush zijn belangrijke paramaters voor de planning van KLM operaties en capaciteit. • De tijdigheid van waarschuwing voor slechte omstandigheden is heel belangrijk voor de KLM (geldt ook voor slecht zicht). • Er is behoefte aan een hagel kansverwachting waarbij ook de grootte van de hagelstenen opgenomen wordt. KLM heeft daarbij behoefte aan nauwkeurige informatie over de plaats waar de hagelstenen vallen. Bliksem: • Aircraft induced lightning (AIL) heeft hoge prioriteit bij KLM. Het kan grote schade aan vliegtuigen aanbrengen en leiden tot gevaarlijke situaties. Temperatuur: • Lage luchttemperatuur: is van belang bij keuze van wel/niet de-icing. Deze keuze heeft invloed op de planning van platform afhandeling. Een verwachting tot 3 uur vooruit is hierbij van belang. Het project IceCube wordt op dit moment door KLM en KNMI uitgevoerd. • Hoge luchttemperatuur is van belang voor een lange termijnplanning van KLM, omdat het lift vermogen bij opstijgen van vliegtuigen dan omlaag gaat. Binnen KvK wordt daarvoor een klimatologie ontwikkeld. CB activiteit rondom Schiphol: • Dit is belangrijke informatie voor de KLM piloten. De TAF’s geven CB activiteit aan maar dat is niet altijd actuele informatie. De piloot kan visueel een CB waarnemen, maar de zgn. embedded CB’s niet. Op zijn radarscherm ziet de piloot alleen neerslag intensiteit (hoe meer rood, des te zwaarder te intensiteit). • Actuele informatie en verwachtingen van CB’s is voor het OCC belangrijk om in te kunnen schatten of de KLM met een gereduceerde capaciteit te maken krijgen. Als er veel CB activiteit in de FIR is, zullen de piloten hier omheen willen vliegen. Dit wordt


Pagina 39

Datum: januari 2011

• •

toegestaan door de verkeersleiding, maar daardoor wordt wel het ideaal plan verstoord om vliegtuigen in een treintje achter elkaar zetten. Er is dan dus meer separatie nodig, en dit resulteert in minder vluchten per tijdseenheid in de FIR. De verkeersleiding zal dan waarschijnlijk een capaciteit restrictie uitvaardigen, wat vliegbeperkingen voor de KLM oplevert. CB’s zijn ook voor de KLM “heads-up” voor mogelijke lightning strikes in de FIR voor de in- en outbound vluchten. De TAF’s alleen geeft het KLM-OCC te weinig houvast over de kans op voorkomen van CB’s en vliegrestricties dientengevolge. Communicatie/waarschuwingen over CB’s worden nu voornamelijk door de piloten onderling gedaan die op Schiphol landen en opstijgen.

Zand/dust storm alerts: KLM heeft veel hinder van Sahara winden die zand meevoeren. Vliegtuigen worden daardoor als het ware gezandstraald. Dit is nuttige informatie voor routeplanning, maar het moet dan wel nauwkeurige informatie zijn. Andere vragen: • Met welke detail is weerinformatie nodig: horizontaal (per baan?), in verticaal, update cycle, tijdsvenster vooruit, nauwkeurigheid? En bij welke van deze detailleringen ligt de prioriteit? De tijdigheid van adverse weather verwachtingen/waarschuwingen heeft de hoogste prioriteit voor de KLM. Daarnaast is nauwkeurigheid van verwachting en detail van informatie (zowel in de horizontaal als verticaal) ook belangrijk. De update cycle van waarnemingen is voldoende maar die van de TAF’s zou in adverse weather situaties verhoogd mogen worden. •

Kunnen de operationele KLM mensen omgaan met meteo kansverwachtingen? Uit de KLM/KNMI pilot is naar voren gekomen dat er nog steeds onbekendheid is bij een aantal KLM medewerkers over hoe de Schiphol kansverwachting gebruikt dient te worden. Dit beeld wordt in dit interview nog eens bevestigd. Extra trainingen op dit punt zijn zeer welkom.

•

Hoe ver wordt er door KLM daadwerkelijk vooruit gekeken, m.a.w. hoever vooruit verwachten is zinnig voor de forecaster? ¾ Voor het maken van planningen en het doen van tijdige aanpassingen daarvan (mitigatie) is de KLM gebaat bij nauwkeurige verwachtingen tot 1 dag vooruit. ¾ Ook de langere termijn verwachting is bruikbaar. De geïnterviewden zien heil in het gebruik van de 10-daagse EPS verwachting door de KLM. Dit zal in het eerstvolgende POKK overleg op de agenda komen.

•

Gebruik cost/loss: Stel je hebt een (kleine) kans op adverse weather, wanneer pak je dat scenario dan op en is dat objectief vastgesteld en/of zitten daar individuele verschillen in? En dus ook: hoe is het met de false alarm en misser tolerantie?: Cost/loss wordt zeker gebruikt bij de KLM. Echter de uitkomsten zijn enigszins individueel bepaald, dus afhankelijk van de dienstdoende KLM operators én de KNMI MAS. De KLM wil toe naar een meer objectief beslisproces. Dit denkt de KLM te bereiken door het CDM proces steeds verder te automatiseren, daarbij gevoed door objectieve meteo producten (als de Schiphol Kansverwachting). De rol van de MAS wordt dan veel meer het geven van toelichting op deze producten.

•

Welk weer blijkt plotseling roet in het eten te gooien en welke schade/problemen veroorzaakt dat voor de KLM?: Ieder type adverse weather dat grote impact heeft op de vliegcapaciteit en kan leiden tot gedeeltelijk of zelfs geheel dichtgaan van Schiphol: veel sneeuw, ijzel, slecht zicht,


Pagina 40

Datum: januari 2011

extreme hoogtewinden. Dit leidt dan meestal tot vertragingen en/of noodzakelijke uitwijkingen naar andere vliegvelden wat naast imagoschade ook vaak flinke financiële schade voor de KLM oplevert. •

Welke verbeterpunten zijn opportuun in de huidige praktijk van meteo dienstverlening voor de luchtvaart? ¾ KLM pleit ervoor om niet alleen naar luchthaven Schiphol en directe omgeving te kijken, maar naar alle sectoren (i.e. aanvliegroutes). ¾ Meteo voorziening m.b.t. andere luchthavens in Nederland is ook belangrijk, i.v.m. uitwijk. ¾ In uitwijksituaties naar Rotterdam airport zou de meteo voorziening aan de KLM scherper kunnen (met name m.b.t. mist). ¾ Een nauwere samenwerking m.b.t de CDM processen van de operationele partijen op Schiphol (AAS, LVNL en KLM) is noodzakelijk, ondanks dat de belangen verschillen. De KLM vindt het belangrijk dat alle partijen beschikken over dezelfde meteo informatie en eenzelfde weerbeeld hanteren in hun beslissingsproces. Dat is nu niet altijd het geval. ¾ De KLM geïnterviewden spreken hun waardering uit voor de manier waarop KLM en KNMI in een open sfeer geregeld overleg hebben over de samenwerking. ¾ De KLM heeft ook interesse in het adaptatievraagstuk dat onderdeel is van KvK. Zij zullen degenen die bij de KLM over adaptatie gaan informeren over dit gesprek. ¾ KLM wil graag bij de meeting (waarschijnlijk een workshop) zijn waar de resultaten van de interviews die in het kader van IMPACT zijn gehouden, worden teruggekoppeld.


Pagina 41

Datum: januari 2011

Bijlage B: Overzicht meetinstrumenten Instrument

Meting

Grondwaarnemingen

In situ waarnemingen van o.a. luchtdruk, wind, temperatuur en vocht, neerslag, bewolking, zicht en actueel weer. Profielen van wind, luchttemperatuur en luchtvochtigheid. Vliegtuigmetingen van luchttemperatuur en wind.

Radiosonde AMDAR

MODE-S

Vliegtuigmetingen van luchttemperatuur en wind.

Sounders

Profielen luchttemperatuur en luchtvochtigheid.

LIDAR

Profielen van wolkenbasishoogte en mist.

Nubiscoop

Infrarood scanner die hoge resolutie informatie van wolken geeft, bijv. rondom een vliegveld. Meting van horizontale en verticale windschering. Windprofielen en dikte van een mistlaag.

Wind Cube Lidar SODAR

RADAR

Meting van diverse parameters, afhankelijk van de gebruikte radar-frequentie.

Opmerkingen

Automatische waarneemstations. Frequentie is iedere 10 minuut of frequenter.

2 maal per dag om 00h en 12h UTC.

Beperkte beschikbaarheid in de tijd. Plaatsresolutie is beperkt vanwege de hoge communicatiekosten. Temperatuurwaarneming is beter dan MODE-S. AMDAR geeft ook meting van icing condities en turbulentie. Vochtmetingen bevinden zich in testfase. Kwaliteit windwaarneming is goed (vergelijkbaar met AMDAR en radiosonde). Kwaliteit temperatuurwaarneming is veel minder dan van AMDAR en radiosonde. Aantal observaties is veel hoger dan bij AMDAR en radiosonde omdat ieder civiel vliegtuig is uitgerust met een MODEStransponder. Nu alleen op polaire satellieten aanwezig. Waarneem frequentie is beperkt tot een paar keer per dag. Vanaf 2018 ook op Meteosat Third Generation (MTG). Waarneem frequentie is dan halfuurlijks. Ondergrens van operationele wolkenhoogtemeters van het KNMI is 50 – 100 m. Profiel onder die grens kan niet goed worden getoond. Verder geeft Lidar een puntmeting. Geen puntmeting. Nubiscoop scant de gehele hemisfeer.

Er is weinig ruimte nodig voor een meetopstelling. Meetnauwkeurigheid t.a.v. horizontale winden is erg hoog. Beperkte resolutie in de hoogte (25 m). Vertikale range is 50 – 700 m. Combinatie met LIDAR levert meting van dikte van mistlagen. C-band Doppler radar van het KNMI meet regen, sneeuw en windprofielen. Minimale detectiehoogte is afhankelijk van afstand. Voor Schiphol is de minimale detectiehoogte 500 m, zodat windschering daaronder niet kan worden gemeten. 3D windveld kun je meten met S-band radar, maar daar is veel vermogen voor nodig. Lokale X-band radar biedt de mogelijkheid om ook lokale windschering, hagel, sneeuw en (mot)regen te meten. Met een wolkenradar (zeer hoge resolutie Ka-band) kan ook mist en aerosolen worden gemeten. Sommige typen windprofilers vergen veel ruimte qua opstelling. Lokale meting. Combinatie met Lidar e/o Sodar nodig. Voor bepaling van de tijd die nodig is om mist en lage wolken op te laten lossen.

Problemen met detectie van neerslagsoorten rondom het vriespunt.

Windprofiler Scintillometer

Meet hoge resolutie windveld. Meet i.c.m. Lidar/Sodar 3D windveld en zicht.

Stralingsmetingen

Kortgolvige en langgolvige inkomende en uitgaande straling. Detectie van neerslag en neerslagsoorten.

Present Weather Sensor


Pagina 42

Datum: januari 2011


Pagina 43

Datum: januari 2011

Impact Inventory. Een inventarisatie van kritieke weerparameters die de operatie op luchthaven Schiphol beïnvloeden

Recommend Documents