Meteodrones

Die Grenzschicht, die unterste Schicht der Atmosphäre, ist der Ort, an dem der Grossteil unseres Wetters stattfindet. Die alltäglichen Wetterbedingungen werden von einer Vielzahl von Variablen und Faktoren beeinflusst, die schwer zu erfassen sind. Daher sind die Daten, die derzeit in die Wettermodelle eingespeist werden, oft nicht so umfassend, wie es für präzise Wettervorhersagen erforderlich wäre.

Wetterstationen

Traditionell wurden Wetterdaten mit Hilfe von Wetterballons und bodengestützten Wetterstationen gesammelt. Diese Stationen haben jedoch aufgrund ihres festen Standorts und ihrer Nähe zur Erdoberfläche erhebliche Einschränkungen bei der Erfassung von atmosphärischen Messungen. Da sie am Boden stehen, können sie die Bedingungen in den höheren Regionen der Grenzschicht nicht beurteilen.

Satelliten

Satelliten sind eine weitere Methode zur Erfassung von Wetterdaten. Sie sind besonders effektiv bei der Erfassung von Informationen über Wasserdampf und Wolkenbildung. Für die Messung von Parametern wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Wind sind Satelliten jedoch weniger geeignet. Darüber hinaus werden Satellitendaten häufig intermittierend erfasst und weisen möglicherweise nicht die erforderliche Qualität und Auflösung für die Integration in Wettermodelle auf. Während Wettersatelliten bei der Erfassung von Atmosphärenbeobachtungen eine wichtige Rolle spielen und die Wettervorhersage erheblich verbessert haben, sind sie bei der genauen Erfassung von Windfeldern in der kälteren, unteren Atmosphäre unzureichend.

Diese Daten sind für industrielle Anwendungen und für die Initialisierung von Wettermodellen von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus kann das Vorhandensein von Wolken die Satelliten daran hindern, Messungen unterhalb der Wolken vorzunehmen. Folglich decken Satelliten die planetarische Grenzschicht nur begrenzt ab, was zu Lücken in den Beobachtungsdaten führt.

Flugzeuge

Flugzeuge sind eine weitere Möglichkeit, Wetterdaten zu sammeln, und werden häufig bei Gewitterereignissen eingesetzt. Ihr Betrieb ist jedoch mit erheblichen Kosten verbunden. Ausserdem birgt die Steuerung eines Flugzeugs in ein Unwetter ein erhebliches Risiko für Menschenleben.

Wetterballone und Radiosonden

Wetterballons mit Radiosonden können in viel grössere Höhen aufsteigen. Allerdings haben sie auch eine Reihe von Nachteilen. Da sie nicht kontrolliert navigieren können, sind sie den Windströmungen ausgeliefert und können nicht zu ihren Startpunkten zurückkehren. Dies führt häufig dazu, dass unbeabsichtigte Gebiete erfasst werden, was es schwierig macht, konsistente und gezielte Wetterdaten in Form eines vertikalen Profils oder durch vertikale atmosphärische Untersuchungen zu sammeln.

Ausserdem kann die Herstellung dieser Radiosonden kostspielig sein. Ausserdem benötigen sie zum Betrieb Helium, eine natürliche Ressource, die immer knapper wird. Nach dem Einsatz driften die Radiosonden aufgrund der Windverhältnisse häufig bis zu 250 km von ihrem Startplatz ab, was häufig zum Verlust der Geräte führt.

Was sind Wetterdrohnen?

Wetterdrohnen sind speziell für meteorologische Zwecke entwickelt worden. Sie operieren in der untersten atmosphärischen Schicht der Erde, der so genannten Grenzschicht, und sind mit Sensoren für die Erfassung von Wetterdaten ausgestattet, mit denen sie wichtige atmosphärische Daten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windverhältnisse sammeln. Die von diesen Drohnen gesammelten Informationen tragen dazu bei, die Genauigkeit von Wettervorhersagemodellen zu verbessern und ein umfassenderes Verständnis der atmosphärischen Dynamik zu vermitteln.

Was macht Meteodrones so besonders?

Hergestellt in der Schweiz

Meteodrones sind ein Produkt von Schweizer Präzision und Innovation. Der gesamte Entwicklungsprozess der Meteodrones wird in St. Gallen, Schweiz, konzipiert und durchgeführt, von der Konzeption bis zum fertigen Produkt.

Mobile Wetterstation

Wir nennen unsere Meteodrones "die Zukunft der Radiosonden." Jede Meteodrone funktioniert wie eine mobile Wetterstation und bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Radiosonden. Im Gegensatz zu diesen Sonden, die aufgrund ihrer Flugbahnen oft unkontrolliert Messungen vornehmen, sind unsere Meteodrones zu einem präzisen, kontrollierten Betrieb in der Lage. Sie können vor Ort manuell gelenkt oder aus der Ferne betrieben werden, was eine flexible Datenerfassung ermöglicht. So können die Meteodrones über einem bestimmten Ort schweben oder in abgelegene Gebiete vordringen, in denen es keine traditionellen Wetterstationen gibt und andere Formen der Messung nicht möglich sind.

Kosteneffektiv und nachhaltig

Meteodrones stellen im Vergleich zu Radiosonden eine nachhaltigere und kostengünstigere Methode zur Erfassung atmosphärischer Daten dar, da sie so oft wie nötig eingesetzt und wiederverwendet werden können. Darüber hinaus ermöglicht ihre robuste Bauweise den Einsatz unter verschiedenen Wetterbedingungen, was sie bei der Erfassung einer Vielzahl lokaler Wetterphänomene sehr effektiv macht. Diese Wiederverwendbarkeit und Vielseitigkeit unterstreicht die Rolle der Meteodrones bei der Förderung umweltfreundlicher meteorologischer Praktiken.

Wie verbessern Meteodrones die Genauigkeit der Wettervorhersage?

Datenerfassung in bis zu 6 km Höhe

Meteodrones können bis zu 6 Kilometer über dem Boden aufsteigen, um atmosphärische Wetterdaten zu sammeln. Unsere Meteodrones können sowohl tagsüber als auch nachts effizient Daten sammeln, die dann nahtlos in Wettermodelle integriert und verarbeitet werden. So wird sichergestellt, dass lokale Wetterdaten durchgängig in die Vorhersagen einfließen, was zu präziseren Vorhersagen führt.

Zuverlässige und kontinuierliche Wetterdaten

Meteodrones können während der gesamten Flugdauer stationär über einem bestimmten Gebiet bleiben. Diese Fähigkeit ermöglicht die kontinuierliche Erfassung von atmosphärischen Profilen. Darüber hinaus ermöglicht das praktische Design der Meteodrones, einschliesslich der austauschbaren Batterien, einen sofortigen Wiedereinsatz nach einem Flug, wodurch ein ununterbrochener Strom von Wetterdaten gewährleistet wird.

Wie verarbeiten Meteodrones die Daten?

Die Wetterrohdaten werden mit einer Datenrate von 4 bis 20 Hz, also mit 4 bis 20 Messungen pro Sekunde, aufgezeichnet und auf der integrierten SD-Karte gespeichert. Nach einem Flug mit einer Meteodrone werden die Wetterdaten ausgewertet und verarbeitet. Sie werden in verschiedenen Formaten gespeichert, die es den Meteorologen erleichtern, sie in ihre jeweiligen Wettermodelle zu integrieren, darunter auch zeitaufgelöste Darstellungen. Sobald diese zusätzlichen Daten in das Modell einfliessen, erhöhen sie die Genauigkeit der Wettervorhersage in einem Radius von bis zu 50 km vom Startpunkt des Messfluges. Diese Messungen verbessern die Vorhersage von für die Luftfahrt kritischen Phänomenen wie Nebel, Gewitter, Vereisung und Hagel erheblich.

Die Meteodrone MM-670 (ML) ist perfekt für den kommerziellen Einsatz oder Aufklärungsmissionen geeignet. Ihr Design ermöglicht die Anpassung mit verschiedenen Instrumenten, um spezifische Anforderungen zu erfüllen, und bietet Flexibilität für diverse betriebliche Bedürfnisse.

Sensoren

• Temperatur
• Druck
• Relative Luftfeuchtigkeit
• Taupunkt
• Windgeschwindigkeit und -richtung

Technische Details

• 6 Motoren (bürstenlose Motoren)
• Batteriebetrieb
• Typisches Flugprofil: 22 min
• Max. Windgeschwindigkeit: 90 km/h
• Flughöhe: 6'000 m AMSL
• Parachute rescue system
• Propellerheizung (optional)
• Ø : 70 cm; 5 kg

Transportkoffer

Beide Modelle werden in einem IP67-zertifizierten Transportkoffer geliefert und beinhalten die Meteodrone, eine Bodenkontrollstation und deren Ladegerät, Werkzeug und Ersatzakkus.

Bodenkontrollstation

Jede Drohne ist mit einer Bodenkontrollstation ausgestattet, die eine Telemetrieverbindung mit der Drohne herstellt. Das Starten der Meteodrone wird durch einen Ein-Klick an der Bodenkontrollstation vereinfacht. Nach der Aktivierung steigt die Drohne auf und beginnt sofort mit dem Sammeln von Wetterdaten. Diese Daten werden kontinuierlich an die Bodenkontrollstation übertragen, wo sie in Echtzeit analysiert und visuell dargestellt werden. Eine solche Einrichtung bietet nicht nur sofortige Einblicke in die atmosphärischen Bedingungen, sondern ermöglicht dem Piloten auch eine kontinuierliche Überwachung des Fluges. Das Display zeigt deutlich an:

• Relative Position

• Höhe und Richtung

• Energieverbrauch

• Aktuelle Wetterbedingungen

• Windbedingungen

Die Bodenkontrollstation zeichnet ausserdem wichtige Parameter auf einer SD-Karte auf, um sie detailliert zu analysieren. Auch die Meteodrone selbst speichert alle gesammelten Wetterdaten auf einer SD-Karte, so dass sie leicht abgerufen und überprüft werden können.

Emergency Recovery System (ERS)

Zusätzlich ist die Meteodrone MM-670 mit einem Emergency Recovery System (ERS) ausgestattet, das für Einsätze ausserhalb der Sichtlinie (BVLOS) unerlässlich ist. Dieses System, das vom Boden aus aktiviert werden kann, umfasst Fallschirmmechanismen zum Schutz von Eigentum, Personen und der Drohne im Falle von Notfällen wie Motorausfall oder externen Störungen.

Enteisungsfunktion

Wir haben unsere Meteodrones mit einer Enteisungsfunktion ausgestattet, um dem Risiko der Eisbildung an den Propellerblättern entgegenzuwirken, ein häufiges Problem bei Bedingungen unter 0°C und hoher Luftfeuchtigkeit. Sie wird bei Erkennung von Vereisungsbedingungen aktiviert und heizt die Rotorblätter auf, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Bei der Auswahl der Komponenten wurde besonderer Wert auf Robustheit gelegt, um die Funktionalität bei Temperaturen von bis zu -45°C zu gewährleisten. Das optimierte Rahmendesign macht die Drohne ausserdem wasserdicht, so dass sie bei verschiedenen Wetterbedingungen, einschliesslich Regen und Schnee, eingesetzt werden kann.

Zusätzlich wurden die Propeller so angepasst, dass sie hohen Windgeschwindigkeiten standhalten, was die Flugstabilität und Zuverlässigkeit erhöht. Um den Betrieb bei Windgeschwindigkeiten von bis zu 50 Knoten zu ermöglichen, haben wir auch die Zelle und den Antriebsstrang der Meteodrone verbessert. Diese Verbesserungen sind für Flüge in grossen Höhen unerlässlich.

Die Meteobase ist die "Heimatbasis" der Meteodrone, von der aus sie autonom startet, landet und ihren Akku auflädt.

Als Bodenstation bietet die Meteobase lokale Unterstützung für den Betrieb unserer Meteodrones. Sie fungiert als Kommunikationszentrale, die eine nahtlose Interaktion zwischen Pilot und Drohne ermöglicht und gleichzeitig als Kontrollzentrum für autonome Flüge dient.

Die Meteobase ist ein umfassendes System mit einem zentralen Computer, der verschiedene Betriebs-, Kontroll- und Wartungsaufgaben für die Drohne überwacht.

Fähigkeiten einer Meteobase

• Überwachung und Aufzeichnung der Wetterparameter am Einsatzort.
• Autonomer Start und Landung einer Meteodrone.
• Ladestation für die Meteodrone.
• Visuelle Echtzeit-Überwachung der unmittelbaren Umgebung der Drohne dank strategisch positionierter Kameras.
• Ein internes Klimatisierungssystem mit Heizung und Klimaanlage, um optimale Umgebungsbedingungen für die Meteodrone, ihre elektrischen Komponenten und Batterien aufrechtzuerhalten.
• Wasserdicht und schneefest, um verschiedenen Wetterbedingungen standzuhalten.

Ersatz von Radiosonden

Der Hauptnutzen von Meteodrones liegt in ihrer Fähigkeit, Radiosonden in allen Bereichen zu ersetzen, in denen diese Geräte derzeit eingesetzt werden. Radiosonden sind seit langem das Mittel der Wahl, wenn es um die Erfassung atmosphärischer Daten geht. Sie liefern unschätzbare Erkenntnisse über Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck und Windmuster in verschiedenen Höhen. Allerdings haben sie auch ihre Grenzen.

Meteodrones sind eine überzeugende Alternative zu herkömmlichen Radiosonden und bieten erweiterte Möglichkeiten zur Erfassung atmosphärischer Daten. Ihre Fähigkeit, in schwierigen Umgebungen zu operieren, ihre wiederholte Verwendbarkeit und ihre autonome Navigation machen sie zu unschätzbaren Werkzeugen für Forscher, Meteorologen und Wetterbegeisterte. Es wird erwartet, dass Meteodrones mit der Weiterentwicklung der Technologie eine wichtige Rolle bei der Sammlung und Analyse atmosphärischer Daten spielen werden.

Meteodrones werden derzeit weltweit in Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern eingesetzt, unter anderem mit nationalen Wetterdiensten und Streitkräften. Hier sind einige unserer Partnerschaften in den Vereinigten Staaten und Europa.

Partnerschaften in den Vereinigten Staaten

NOAA

Um die Genauigkeit der Tornadovorhersage zu verbessern, wurden im November 2016 und Mai 2017 in Oklahoma, USA, Meteodrones eingesetzt, die bei mehr als 100 Erkundungsflügen über 140 km zurücklegten. Bei diesen Flügen wurden wichtige bodennahe Informationen gesammelt, die dann in ein Modell integriert wurden. Diese Integration ermöglichte es der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), die Tornado-Vorhersagen zu verbessern.

Ab 2024 werden GrandSKY, Synoptic Data PBC und Meteomatics in Zusammenarbeit mit der NOAA für zwei Jahre Meteodrones im GrandSKY Aviation Park in North Dakota einsetzen, um Beobachtungen in grossen Höhen zu sammeln und die Wettervorhersage zu verbessern. Ziel ist es, Daten aus der oberen Atmosphäre zu sammeln und auszuwerten, um die Wettervorhersage zu optimieren. Diese Zusammenarbeit unterstreicht das Engagement der NOAA, über CRADAs mit privaten Unternehmen zusammenzuarbeiten, um für beide Seiten vorteilhafte Forschungs- und Entwicklungsprojekte durchzuführen.

GrandSKY Aviation Park

Seit 2023 arbeitet Meteomatics mit dem GrandSKY Aviation Park in North Dakota zusammen, um mit Hilfe von Meteodrones-Daten und einem hochauflösenden Wettermodell den ersten Mikro-Wetterdienst des Landes zu betreiben. Diese Partnerschaft ermöglicht es dem Weather Operations Center von GrandSKY, Wetterphänomene zu erkennen, die sich direkt auf Flugentscheidungen, Sicherheitsmassnahmen und die Flugplanung auswirken.

Partnerschaften in Europa

Schweiz

Die Kombination des Meteomatics EURO1k-Modells mit Meteodrones-Daten erweist sich als unschätzbar wertvoll für die Erstellung spezifischer Vorhersagen für Phänomene wie Nebelbildung, Vereisung, Gewitter und Blitze, insbesondere für die Luftraumüberwachung. Ein bemerkenswertes Beispiel für die positiven Auswirkungen von Drohnendaten ist das DETAF-Projekt (Drone Enhanced Terminal Aerodrome Forecasts), das am Flughafen Zürich durchgeführt wurde.

Norwegen

In Zusammenarbeit mit dem Norwegian Research Centre (NORCE) führt Meteomatics ein Multi-Millionen-Euro-Projekt in Norwegen durch. Bis Ende 2025 wird Meteomatics 30 Meteodrones und Meteobases im ganzen Land installieren. Diese Initiative ist Teil von Norwegens Bemühungen, seine Wirtschaft, seine Bevölkerung und seine Infrastruktur gegen verschiedene wetterbedingte Herausforderungen zukunftssicher zu machen.

MAGDA-Projekt

Das MAGDA-Projekt, das Teil des von der Europäischen Union und dem Schweizer Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation finanzierten Programms Horizon Europe ist. Dieses Projekt zielt darauf ab, die standortspezifischen Wettervorhersagen zu verbessern und Bewässerungsempfehlungen zu geben, um Kulturen proaktiv vor Unwettereinflüssen zu schützen.

Irland

Met Éireann, der irische Wetterdienst, ist daran interessiert, die Möglichkeiten der Ergänzung von Radiosondenmessungen durch Meteodrones-Messungen zu bewerten und sie möglicherweise langfristig durch Meteodrones zu ersetzen.

Senden Sie eine Anfrage an uns und Sie erhalten ein massgeschneidertes Angebot, das genau auf Ihre Anforderungen zugeschnitten ist, unabhängig von der Anwendung.

Je nach Bedarf können Sie unser Know-how über das Produkt und sein Zubehör hinaus in Anspruch nehmen.

Was wir sonst noch bieten:

• Zusammenarbeit für einen Testflug.
• Umfassende Schulung im Umgang mit Meteodrones.
• Flugbetrieb in Ihrem Auftrag im Rahmen eines gemeinsamen Projekts.

Meteodrone Vorführung

Wenn Sie an Demonstrationen in Europa interessiert sind, lesen Sie den folgenden Artikel, um mehr über die Erteilung von Fluggenehmigungen zu erfahren.