Die NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) der Vereinigten Staaten von Amerika ist eine Behörde, die Wettervorhersagen erstellt und meteorologische sowie ozeanographische Forschungen betreibt, um Messungen zu verbessern und die Vorhersagen für die Landwirtschaft und die Schiff- und Luftfahrt präziser und langfristiger zu machen. Ihre Arbeit wird derzeit allerdings durch Massenentlassungen erschwert, die vom US-Tech-Milliardär Elon Musk in seiner Funktion als Berater des US-Präsidenten ausgesprochen wurden.
Gerade haben Meteorologen der NOAA ein Bewertungssystem entwickelt und veröffentlicht, das eine Einstufung der Intensität von Turbulenzen in der Luftfahrt erlaubt. Die Idee dazu kam den Wissenschaftlern, als sie 2022 auf einem Flug mit dem NOAA-Wetteraufklärungsflugzeug WP-3D Orion in den Wirbelsturm „Ian“ flogen und dabei extreme Turbulenzen erfuhren.
Die Lockheed WP-3D Miss Piggy der NOAA mit einer Altius-Drohne, die seit 2022 aus dem Flugzeug in Wirbelstürme abgesetzt wird. © NOAA / AOC
Die Crews fliegen die besonders ausgerüsteten, viermotorigen WP-3D Orion – von denen die NOA zwei Exemplare betreibt, die die Spitznamen „Kermit“ und „Miss Piggy“ tragen – in Hurricanes hinein, um Messsonden abzuwerfen und Daten zu sammeln. Diese Daten ermöglichen den Forschern, die Zugbahnen von Wirbelstürmen genauer zu berechnen und so Menschen auf dem zerstörerischen Zugweg des Hurricanes zu warnen. Außerdem nutzen die Forscher diese Daten, um die tatsächliche Entwicklung des Wettergeschehens mit den computergestüzten Vorhersagemodellen zu vergleichen und so die Wettermodelle zu präzisieren.
Der Bumpiness-Faktor zeigt die Turbulenzstärke
Zwei Forscher an Bord der „Kermit“ nahmen sich der Aufgabe an, ein System zur Messung und Einstufung von Turbulenzen zu entwickeln. Bislang werden Turbulenzen entsprechend der individuellen Empfindungen der Betroffenen eingestuft. Das neue System soll helfen, die Warnungen vor Turbulenzen in der Luftfahrt zu verbessern und somit die Sicherheit in der Luftfahrt zu erhöhen. Bei Turbulenzen kommen immer wieder Menschen an Bord von Luftfahrzeugen zu Schaden.
Joe Cione, ein Hurricane-Forscher des NOAA Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory, der selbst bei diesem Flug dabei war, sagte: „Wir wollten wissen, wie unser Flug in den Hurrikan Ian im Vergleich zu anderen turbulenten Missionen abschneidet. Da Turbulenzen die Hauptursache für Verletzungen an Bord von Flugzeugen sind, hoffen wir, dass unsere Forschung dazu beitragen kann, die Sicherheit vieler Flugreisender zu verbessern.“
Um das System zu entwickeln, werteten sie die Flugdaten sämtliche WP-3D-Flüge von 2023 und 2024 aus und zogen als Vergleich auch alte Daten aus den 1980er Jahren hinzu. Auf den Flügen von Kermit und Miss Piggy werden Bewegungen der Flugzeuge in drei Bewegungsrichtungen aufgezeichnet, und zwar sekundengenau. Sie entwickelten Algorithmen, die anhand der Daten die Turbulenzintensität analysierten und klassifizierten. Dadurch entstand eine „Bumpiness“-Skala, die künftig als Grundlage für Entscheidungen bei der Flugdurchführung dienen kann.
Bei der Klassifizierung der Flüge stellte sich heraus, dass der Flug durch den Hurrikan „Ian“ mit einem Wert von 6,04 „nur“ der Flug mit den zweitschlimmsten Turbulenzen war. Platz 1 belegte demnach der Flug durch den Wirbelsturm Hugo im September 1989, der einen Bumpiness-Faktor von 7,86 erreichte. Die Turbulenzen während dieses Fluges waren so stark, dass eines der Triebwerke der Lockheed WP-3 überhitzte und die Besatzung es abschalten musste. Das Flugzeug kreiste so lange im Auge des Hurrikans, bis es einen sicheren Ausweg fand.
Hugo hatte den höchsten Bumpiness-Faktor
Platz 3 erreichten die Flüge durch den Wirbelsturm „Irma“, der im September 2017 über dem Atlantik wütete und Windgeschwindigkeiten von bis zu 297 km/h erreichte. Die Forscher stellten im Rahmen ihrer Arbeiten fest, dass die Turbulenzen zwischen 2004 und 2023 generell zunehmen. Dies könnte nach ihrer Ansicht Teil eines anerkannten Trends sein, der besagt, dass die Erwärmung der Atmosphäre zu verstärkten Turbulenzen in der Luft beitragen könnte.
Der turbulenteste Monat war bislang immer der September, der als Höhepunkt der atlantischen Hurrikansaison gilt. Dies spiegelt auch die Zunahme der Anzahl der Flüge der Hurrican Hunter in diesem Monat wider. Seit 2004 gab es im September 226 Einsätze, im August waren es im gleichen Beobachtungszeitraum 168 Einsätze.
Volker K. Thomalla
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