AMDAR vs COVID-19
Οι παρατηρήσεις των αεροσκαφών εδώ και πολλά χρόνια χρησιμοποιούνται μαζί με πολλές άλλες παρατηρήσεις για να βοηθήσουν στην εκτίμηση της κατάστασης των ατμοσφαιρικών συνθηκών και σκοπό έχουν να βοηθήσουν τα αριθμητικά μοντέλα πρόγνωσης του καιρού. Για την πραγματοποίηση των μετρήσεων ανώτερης ατμόσφαιρας χρησιμοποιούνται νέες τεχνολογίες, όπως το σύστημα AMDAR, το οποίο συλλέγει μετεωρολογικά δεδομένα μέσω της χρήσης ενσωματωμένων αισθητήρων στα αεροσκάφη και στη συνέχεια τα μεταδίδει στους σταθμούς εδάφους μέσω δορυφόρου.
Aircraft Meteorological Data Relay (AMDAR)
Το πρόγραμμα συλλογής και αναμετάδοσης των μετεωρολογικών δεδομένων μέσω των αεροσκαφών, είναι ένα αποδοτικό μέσο χρήσης των εμπορικών αεροσκαφών για την απόκτηση περισσότερων δεδομένων σχετικά με την κάθετη δομή της ατμόσφαιρας ειδικά σε περιοχές με αραιά δεδομένα. Αυτό το πρόγραμμα εισήχθη από τον Παγκόσμιο Μετεωρολογικό Οργανισμό (WMO) το 1998 και αποδείχθηκε επιτυχές. Σήμερα, το παγκόσμιο σύστημα AMDAR του WMO παράγει πάνω από 700.000 παρατηρήσεις υψηλής ποιότητας ανά ημέρα, όπως θερμοκρασίας αέρα και ταχύτητας – κατεύθυνσης ανέμου, μαζί με τις απαιτούμενες πληροφορίες θέσης και χρόνου, ενώ αυξανόμενος είναι και ο αριθμός μετρήσεων υγρασίας και στροβιλισμού.
Ο αριθμός των δεδομένων από τα αεροσκάφη που χρησιμοποιήθηκαν τα τελευταία 20 χρόνια στο ECMWF.
Τα δεδομένα που συλλέγονται χρησιμοποιούνται για μια σειρά μετεωρολογικών εφαρμογών, όπως η πρόγνωση του καιρού, η παρακολούθηση και πρόβλεψη του κλίματος, τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης και κυρίως η παρακολούθηση και η πρόβλεψη του καιρού με σκοπό την υποστήριξη της αεροπορικής βιομηχανίας.
ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2020 (Reading, UK)
Την αξία αυτών των δεδομένων την τόνισαν ιδιαίτερα ειδικοί εμπειρογνώμονες της αεροναυτιλίας που συνεδρίασαν πρόσφατα στο Reading της Μεγάλης Βρετανίας στον χώρο του Ευρωπαικού Κέντρου (ECMWF) “Αυτά τα δεδομένα είναι πολύτιμα, αλλά υπάρχουν περιθώρια για βελτιώσεις και γι’ αυτό τον περασμένο μήνα (τον Φεβρουάριο του 2020) συγκεντρώσαμε 41 διεθνείς εμπειρογνώμονες στον τομέα αυτό για να συζητήσουμε την πορεία προς το μέλλον”, ανέφερε ο Bruce Ingleby, επιστημονικός συνεργάτης του ECMWF, ο οποίος διοργάνωσε το διήμερο συνέδριο στο Ευρωπαικό Κέντρο στις 12 και 13 Φεβρουαρίου 2020 πριν η κρίση με τον κοροναϊό φανεί σε όλο της το μέγεθος και χτυπήσει την πόρτα της Ευρώπης.
« Υπάρχουν και άλλα προγράμματα παρατηρήσεως συμπεριλαμβανομένων των εμπορικών προγραμμάτων. Αναρωτιόμαστε τώρα πώς μπορούμε να φέρνουμε μαζί όλα αυτά τα είδη παρατηρήσεων σε ένα ομοιογενές δίκτυο”, δήλωνε ο Steve Stringer, διευθυντής του προγράμματος της EUMETNET-AMDAR. Για την σημασία των παρατηρήσεων αυτών ο James Shapland, Πρόεδρος του Met Office τότε είχε δηλώσει χαρακτηριστικά: ” Το 70% των καθυστερήσεων στο Χίθροου οφείλεται σε καιρικές συνθήκες. Οι ανεπιθύμητες συνθήκες ανέμου ή η ομίχλη μπορούν να μειώσουν τον αριθμό των απογειώσεων ανά ώρα κατά 50-90%, με πολύ μεγάλες οικονομικές συνέπειες για τις αεροπορικές εταιρείες. Εάν ένα αεροσκάφος υποστεί σοβαρές αναταράξεις, τότε χρειάζεται έλεγχος συντήρησης για να μπορέσει να μεταφέρει και πάλι επιβάτες ”
Τοποθεσίες και αριθμός παρατηρήσεων θερμοκρασίας AMDAR που χρησιμοποιήθηκαν στο ECMWF τον Ιανουάριο του 2020. Συνολικά πάνω από 8,5 εκατομμύρια παρατηρήσεις χρησιμοποιήθηκαν για να εκτιμηθεί η κατάσταση της ατμόσφαιρας κατά την έναρξη των προβλέψεων. Όπως φαίνεται στο διάγραμμα, η γεωγραφική τους κατανομή είναι πολύ άνιση.
Όλοι τότε είχαν συμφωνήσει για αναβάθμιση του συγκεκριμένου προγράμματος με σκοπό την βελτίωση της αξιοπιστίας των προγνώσεων
ΜΑΡΤΙΟΣ 2020
Κανένας από τους συνέδρους του Φεβρουαρίου δεν μπορούσε να φανταστεί ότι μια επίπτωση της πανδημίας του COVID-19 που πήρε μεγάλες διαστάσεις μέσα στο Μάρτιο θα ήταν η μεγάλη μείωση των πτήσεων των αεροσκαφών και επομένως των παρατηρήσεων που βασίζονται σε αεροσκάφη, που είναι διαθέσιμα στα κέντρα πρόγνωσης καιρού.
Αριθμός αναφορών αεροσκαφών στην Ευρώπη που ελήφθησαν και χρησιμοποιήθηκαν στο ECMWF ανά ημέρα. Μέχρι τις 23 Μαρτίου σημειώθηκε μείωση κατά 65% στις εκθέσεις που ελήφθησαν σε σύγκριση με τις 3 Μαρτίου. Συνολικά, η μείωση ήταν περίπου 42%.
Τα ακόλουθα δύο γραφήματα δείχνουν πώς η μείωση των πτήσεων επηρέασε τις ευρωπαϊκές εκθέσεις AMDAR.
Η ευρωπαϊκή κάλυψη AMDAR για τις 2 Μαρτίου 2020 (πάνω) και 23 Μαρτίου 2020 (κάτω). Τα χρώματα δείχνουν το υψόμετρο, με το κόκκινο να δείχνει χαμηλά υψόμετρα. Υπάρχει μια γενική μείωση της πυκνότητας των αναφορών , ιδιαίτερα στην Ιταλία και σε μέρη της Ανατολικής Ευρώπης. (Στοιχεία από τον Stewart Taylor, EUMETNET)
Οι ευρωπαϊκές παρατηρήσεις αεροσκαφών, οι οποίες συντονίζονται από την EUMETNET, επηρεάστηκαν ιδιαίτερα την περασμένη εβδομάδα, ενώ και άλλα προγράμματα μειώθηκαν σημαντικά τις τελευταίες ημέρες. “Οι τελευταίες πληροφορίες που λαμβάνονται από τις αεροπορικές εταιρείες υποδηλώνουν ότι η κάλυψη των ευρωπαϊκών AMDAR θα μειωθεί κατά 65% ή και περισσότερο τον επόμενο μήνα, η οποία επί του παρόντος αναμένεται να συνεχιστεί και το καλοκαίρι”, ανέφερε ο Steve Stringer, υπεύθυνος του προγράμματος της EUMETNET . Ο αριθμός και η γεωγραφική κάλυψη αναμένεται επίσης να μειωθούν αλλού κατά τις προσεχείς εβδομάδες. Στο ίδια κλίμα ήταν και οι δηλώσεις του Christopher Hill από την αμερικανική Μετεωρολογική υπηρεσία του NOAA). “Προβλέπουμε τη σημαντική μείωση της διαθεσιμότητας των δεδομένων AMDAR των ΗΠΑ να συνεχιστούν τις ερχόμενες εβδομάδες, πιθανόν να προκαλέσουν επίδραση στην αξιοπιστία των αριθμητικών συστημάτων πρόγνωσης καιρού μας”. Το αυστραλιανό πρόγραμμα AMDAR ήταν φυσιολογικό μέχρι τώρα. “Ωστόσο, αυτό αναμένεται να αλλάξει σημαντικά σύντομα, με την Qantas να αναστέλλει όλες τις διεθνείς πτήσεις από τα τέλη Μαρτίου και να μειώνει τις πτήσεις της Αυστραλίας κατά 60%”, ανέφερε ο Douglas Body, από το Αυστραλιανό Γραφείο Μετεωρολογίας (BoM).
Συνολικές παρατηρήσεις AMDAR μέχρι τέλη Μαίου 2020
Ο ΑΝΤΙΚΤΥΠΟΣ ΣΤΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΠΡΟΓΝΩΣΗΣ
Το 2019 διεξήχθη μια άσκηση στο ECMWF με μια σειρά από προβλέψεις χωρίς τη χρήση αναφορών αεροσκαφών αλλά με όλα τα άλλα δεδομένα. Η άσκηση αυτή έγινε προληπτικά για να υπάρξει εκτίμηση της κατάστασης του συστήματος προγνώσεων σε σύγκριση με τη χρήση όλων των δεδομένων δηλαδή συμπεριλαμβανομένων των αναφορών αεροσκαφών.
Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, οι μεγαλύτερες επιπτώσεις στις προβλέψεις εντοπίζονται περίπου στα 250-200 hPa (περίπου 11-12 χιλιόμετρα υψόμετρο ), το οποίο είναι το τυπικό υψόμετρο στο οποίο πετάνε τα αεροσκάφη . Γεωγραφικά, οι μεγαλύτερες επιπτώσεις βρίσκονται στο βόρειο ημισφαίριο τόσο για τον άνεμο όσο και για τη θερμοκρασία
Η επίδραση των δεδομένων αεροσκαφών σχετικά με τις προβλέψεις ανέμου.
Τα διαγράμματα δείχνουν τη διαφορά στο σφάλμα διανύσματος ανέμου. Τα κίτρινα ή τα κόκκινα χρώματα υποδεικνύουν χειρότερες προβλέψεις χωρίς αναφορές αεροσκαφών και η ένδειξη αυτή δείχνει στατιστικά σημαντικές διαφορές στο επίπεδο εμπιστοσύνης 95%. Οι μεγαλύτερες επιπτώσεις κυμαίνονται από 12 ώρες έως και 24 ώρες, αλλά οι προγνώσεις παρουσιάζουν σημαντικό αντίκτυπο έως και τις 7 ημέρες μπροστά.
Όπως φαίνεται στο σχήμα, σε σύγκριση με τις παρατηρήσεις ανά 12ωρο οι θερμοκρασιακές προβλέψεις στο βόρειο ημισφαίριο είναι πάνω από 9% χειρότερες στο επίπεδο των πτήσεων .
Οι μελέτες ευαισθησίας στο ECMWF έδειξαν ότι η αφαίρεση όλων των δεδομένων αεροσκαφών υποβαθμίζει τις προβλέψεις ανέμου και θερμοκρασίας μικρής εμβέλειας σε αυτά τα επίπεδα έως και 15%, με σημαντικά σφάλματα σε όλες τις προβλέψεις μέχρι επτά ημέρες. Υπάρχει μικρότερη, αλλά ακόμη στατιστικά σημαντική, επίδραση στα πεδία κοντά στην επιφάνεια, έως 3% στην επιφανειακή πίεση.
Η ΕΛΠΙΔΑ ΣΤΑ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΑ ΠΡΟΙΟΝΤΑ
Τα δορυφορικά δεδομένα παρέχουν πολλές πληροφορίες σχετικά με τους τομείς της θερμοκρασίας και της υγρασίας, αλλά λιγότερο για τα πεδία των ανέμων. Τον Ιανουάριο του 2020, το ECMWF άρχισε να χρησιμοποιεί πληροφορίες για τον άνεμο από τον δορυφόρο Aeolus. “Τα αποτελέσματα του Aeolus αποδεικνύουν ότι υπάρχει ακόμα αρκετό περιθώριο για βελτίωση των αρχικών συνθηκών του ανέμου”, ανέφερε ο Lars Isaksen, επικεφαλής της ομάδας ενεργών παρατηρητηρίων στο ECMWF. “Τα δεδομένα Aeolus θα καλύψουν εν μέρει το κενό λόγω λιγότερων αναφορών αεροσκαφών.”
Θυμίζουμε όπως έχουμε αναφέρει σε σχετικό μας άρθρο από το News 247 ότι ο δορυφόρος Aeolus θα μπορεί να μετρήσει τον οριζόντιο άνεμο, κάθετο προς την τροχιά του, στοχεύοντας την ατμόσφαιρα με ένα υπεριώδες (UV) laser. Ο δορυφόρος Aeolus, όχι μόνο μπορεί να μετρήσει την απόσταση της ανάκλασης μετρώντας το ύψος των ανέμων αλλά μπορεί να μετρήσει και μικροαλλαγές στο μήκος κύματος των φωτονίων που προκύπτουν από την κίνηση των μορίων του αέρα.
Η αποστολή Aeolus αναμένεται να βελτιώσει τις καιρικές προβλέψεις παρέχοντας σημαντικές πληροφορίες για τους ανέμους καθ’ ύψος στην γήινη ατμόσφαιρα σε παγκόσμια κλίμακα. Με δεδομένο ότι το μεγαλύτερο κομμάτι του πλανήτη μας καλύπτεται από ωκεανούς, γίνεται σαφές πως όσο πυκνό και εάν είναι το δίκτυο των σταθμών ανώτερης ατμόσφαιρας (ραδιοβολίσεων) ποτέ δε θα είναι επαρκές για την κάλυψη του συνόλου της γήινης ατμόσφαιρας. Επί του παρόντος, οι πληροφορίες για τον άνεμο σε απομακρυσμένες περιοχές, πάνω από τους ωκεανούς, στους τροπικούς και στο νότιο ημισφαίριο είναι σε μεγάλο βαθμό έμμεσες. Ως εκ τούτου, η αύξηση των πληροφοριών για το προφίλ του ανέμου καθ’ ύψος, να αποτελέσει πολύτιμη προσθήκη στο παγκόσμιο σύστημα παρατήρησης, κενό που είχε ήδη από το 2012 επισημανθεί από ομάδα εμπειρογνωμόνων του WMO, καθώς το παγκόσμιο σύστημα παρατήρησης στερείται σημαντικά από άμεσα παρατηρούμενες πληροφορίες για τον άνεμο (Andersson & Sato, 2012 WMO).
Ο δορυφόρος Aeolus όπως αναλύουμε σε πολύ πρόσφατο άρθρο μας θα συντελέσει σε μια βαθμιαία αλλαγή στην ποιότητα των προβλέψεων για τον καιρό σε παγκόσμια κλίμακα. Για την περιοχή των τροπικών η βελτίωση της πρόγνωσης αναμένεται να είναι ιδιαίτερα σημαντική, ενώ για τις περιοχές των μεσαίων και υψηλών πλατών κατά μερικές ποσοστιαίες μονάδες. Όσο μικρό και αν ακούγεται για τα μέσα πλάτη το ποσοστό αυτό, αξίζει να σημειωθεί ότι μια αύξηση της ακριβείας της πρόγνωσης του καιρού κατά 2% αντιστοιχεί με μερικά δισεκατομμύρια δολάρια κέρδος για την κοινωνία.
Περισσότερες πληροφορίες
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις πρόσφατες εξελίξεις στις παρατηρήσεις με βάση τα αεροσκάφη και τη χρήση τους στην πρόγνωση του καιρού, ανατρέξτε στο παρακάτω άρθρο https://www.ecmwf.int/en/about/media-centre/news/2020/more-and-better-aircraft-weather-observations-are-possible-experts