Turbulenzvorhersage-Tool soll Piloten Turbulenzen in Echtzeit umfliegen lassen

Forscher des National Center for Atmospheric Research (NCAR) der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) haben ein Tool mit der Bezeichnung Graphical Turbulence Guidance Nowcast (GTGN) entwickelt, das US-Inlandsflüge komfortabler und sicherer machen könnte. Das Tool fasst Informationen aus unterschiedlichen Datenquellen zu Turbulenzen zusammen und kann so Piloten in der Luftfahrt Hinweise auf mögliche Luftunruhen auf der Flugroute nahezu in Echtzeit geben. Die Piloten haben dann die Möglichkeit, die Route umzuplanen und die Turbulenzen zu umfliegen.

Turbulenzen sind nicht nur unangenehm für Passagiere eines Flugzeugs, sondern können auch die Sicherheit des Flugzeugs gefährden. Rund 75 Prozent aller wetterbedingten Unfälle und Zwischenfälle im Flugbetrieb pro Jahr gehen auf das Konto von Turbulenzen, hat das US-amerikanische National Transportation Safety Board festgestellt. Die dadurch entstehenden Schäden an Personen, Kabine und Flugzeuge sowie Flugverspätungen auf Ausfallzeiten für Inspektionen und Wartung summieren sich allein für US-Fluggesellschaften auf 150 bis 500 Millionen US-Dollar jährlich.

Turbulenzvorhersage

Herkömmliche Systeme auf Basis von Wettervorhersagemodellen können Turbulenzen nicht ausreichend präzise vorhersagen. Das GTGN analysiert dagegen während eines Fluges alle 15 Minuten, ob Turbulenzen auf der Route vorliegen. Dazu zieht das System unterschiedliche Datenquellen zu Turbulenzen heran. In der ersten Version des GTGN-Algorithmus wurden bodengestützte Doppler-Radardaten und Turbulenzberichte aus der Luft verwendet. Hinzu kamen Kurzfristprognosen des Graphical Turbulence Guidance (GTG), der Turbulenzvorhersagen über dem US-Festland für maximal 18 Stunden ausgibt.

In der aktuellen GTGN-Version werden zusätzliche Datenquellen aus boden- und luftgestützten Beobachtungen einbezogen. Darunter befinden sich Informationen aus Pilotenberichten, automatisierte Turbulenzmessungen vor Ort, Blitzdaten, Beobachtungen von Wetterstationen und Ergebnisse des Turbulenzerkennungsalgorithmus des NSF NCAR. Dieser Algorithmus schätzt Turbulenzen anhand von Radardaten ein.

Die Beobachtungen werden mit den kurzfristigen GTG-Turbulenzvorhersagen zusammengeführt. Sie basieren auf den Ergebnissen des Schnellaktualisierungsmodells (High-Resolution Rapid Refresh – HRRR) der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), der nationalen US-Wetter- und Ozeanografiebehörde.

Das GTGN wirft aus alledem ein dreidimensionales Gitter aus, in dem Turbulenzquellen verortet sind und erkannt werden können. Das Spektrum reicht dabei von bodennahen Turbulenzen, Turbulenzen in klarer Luft, Bergwellenturbulenzen und Turbulenzen in und in der Nähe von Wolken.

Die vertikale Auflösung umfasst 51 verschiedene Höhen über dem Boden zwischen 30 m bis 15.000 m. Horizontal wird ein Bereich von etwa 3 km erfasst.

Das GTGN ist bereits seit Ende Juli 2026 in Betrieb und wurde von der US-Bundesluftfahrtbehörde Federal Aviation Administration (FAA) evaluiert und für die Nutzung im US-Luftraum für Inlandsflüge freigegeben. Piloten sollen mit dem System bereits gute Erfahrungen gemacht haben. Die Forscher des NSF NCAR arbeiten nun daran, das System auch für Turbulenzerkennungen außerhalb der USA zu erweitern.