Impacto de en

Jul 23, 2023

La Oficina Meteorológica de Estados Unidos pagó a pilotos vestidos con cascos de cuero y chaquetas forradas de piel de oveja para que recopilaran información atmosférica en sus biplanos de cabina abierta.

La detección atmosférica ha experimentado inmensas mejoras en los últimos 100 años gracias a las observaciones aéreas.

En 1919, la Oficina Meteorológica de Estados Unidos pagó a pilotos vestidos con cascos de cuero y chaquetas de cuero forradas de piel de oveja para que recopilaran información atmosférica en sus biplanos de cabina abierta. Unos sensores rudimentarios colocados en los puntales de las alas del biplano recogieron datos sobre temperatura, presión y humedad relativa. Los pilotos recibieron una bonificación del 10% por cada 1.000 pies por encima de los 13.500 pies, lo que en las cabinas abiertas no presurizadas ni calentadas resultó en una exposición peligrosa a temperaturas gélidas e hipoxia. Desafortunadamente, 12 pilotos murieron entre 1931 y 1938 durante estos vuelos de recopilación de datos atmosféricos.

Nuestro conocimiento de la atmósfera ciertamente se ha beneficiado de los valientes aviadores que se aventuraron en la ira a veces violenta de la Madre Naturaleza. Los aviones reforzados que penetran deliberadamente en tormentas eléctricas, rotores de olas de montaña y huracanes entrarían en esta descripción. Este campo especializado de investigación atmosférica ha buscado comprender mejor la turbulencia de las ondas de montaña, la formación de hielo, los huracanes, los cristales de hielo a gran altitud y muchos otros fenómenos atmosféricos. Ciertamente, el trabajo realizado por estas organizaciones es digno de una profunda difusión e inserción en nuestros futuros materiales de capacitación. La mayoría de los pilotos comerciales desconocen su propia “contribución” a la recopilación de datos atmosféricos. Si bien estos esfuerzos se llevan a cabo durante vuelos normales y ciertamente sin el elemento de “aventurarse hacia lo desconocido”, esta gran cantidad de datos contribuye notablemente a nuestra comprensión de la atmósfera y conduce directamente a pronósticos meteorológicos más precisos. Estas contribuciones relativamente mundanas serán el foco de este artículo.

Retransmisión de datos meteorológicos de aeronaves

En las últimas décadas, la aviónica de los aviones modernos se ha modificado para recopilar y comunicar automáticamente datos meteorológicos. Esta información proporciona un volumen más preciso, más oportuno y, lo que es más importante, un mayor volumen de datos en altitud para aplicaciones meteorológicas, incluido el apoyo a la previsión y el seguimiento relacionados con el tiempo, así como para la industria de la aviación. Establecido bajo los auspicios de la Organización Meteorológica Mundial en 1998, el sistema de retransmisión de datos meteorológicos de aeronaves (AMDAR) facilita la recopilación y transmisión totalmente automatizada de observaciones meteorológicas desde aviones comerciales, así como desde algunos aviones militares y privados. Todo esto se hace automáticamente mediante sensores, software y equipos de comunicación especiales sin requerir ninguna carga de trabajo adicional por parte de la tripulación de vuelo.

Las aeronaves que participan en el programa AMDAR utilizan sensores a bordo y computadoras de vuelo para detectar la velocidad, dirección y temperatura ambiente del viento en esa posición geográfica y hora específicas. Algunas aeronaves también proporcionan información sobre humedad, turbulencias y acumulación de hielo. Luego, los sistemas de comunicaciones aeronáuticas procesan, formatean y transmiten los datos a estaciones terrestres existentes a través de satélites y enlaces de radio VHF o HF. Este sistema proporciona unas 230.000 observaciones al día.

Una de las claras ventajas de utilizar aviones para el muestreo meteorológico es la capacidad de recopilar datos generalizados de todo el mundo, para incluir regiones escasamente pobladas y subdesarrolladas donde el muestreo atmosférico es limitado. En algunas zonas del mundo, particularmente en zonas oceánicas, desiertos y cerca de los polos, los sondeos AMDAR proporcionan la única información disponible. Las contribuciones de Canadá al programa AMDAR incluyen aviones regionales que proporcionan observaciones desde regiones remotas de Canadá y en altitudes más bajas en la región del polo norte.

Las aeronaves participantes recopilan y notifican datos no sólo durante la ruta sino también durante los ascensos y descensos en muchos aeropuertos en diferentes partes del mundo, proporcionando información oportuna y precisa sobre la estructura vertical de la atmósfera.

Dada la alta concentración de viajes aéreos comerciales en los EE. UU. continentales (CONUS), existe una gran cantidad de datos proporcionados por las compañías aéreas participantes. Curiosamente, la cantidad de datos entrantes varía según la hora del día y la semana. Hay picos en los datos que se corresponden con las tardes y las primeras horas de la mañana, lo que provoca que los datos se cuadrupliquen durante estos picos.

Los transportistas de paquetes como UPS y FedEx Express generalmente no vuelan los fines de semana, por lo que la entrada de datos del fin de semana es aproximadamente el 60% del valor de mitad de semana. La mayoría de los datos se recopilan entre FL250-FL400 y se distribuyen de manera bastante uniforme en el CONUS. Por otro lado, los datos por debajo de FL 250 se concentran en los principales centros de transporte aéreo. Los datos entrantes desde los aviones también pueden verse disminuidos por períodos prolongados de inclemencias del tiempo generalizadas. Por ejemplo, una gran tormenta de nieve en la costa este en enero de 2000 provocó una disminución del 8% en los datos recopilados en todo el país debido a la cancelación de vuelos desde lugares de salida que estaban muy alejados de la tormenta de nieve.

Cómo las observaciones aéreas mejoran los pronósticos Las complejidades de las ciencias físicas y la ingeniería que eran imposibles de calcular en la era de las reglas de cálculo y las calculadoras simples ahora son posibles con computadoras de alta velocidad. Esto incluye el trabajo de meteorólogos que utilizan supercomputadoras con modelos matemáticos complejos que realizan millones de cálculos por segundo para predecir cómo podrían cambiar las condiciones climáticas. La precisión de estos modelos computacionales se mejora con grandes cantidades de datos de observación recopilados desde tierra, boyas, barcos, datos en altitud de globos, satélites y, ahora, especialmente aviones. En conjunto, todos estos sensores y medidores producen más de 1 millón de observaciones relacionadas con el clima cada día.

Las observaciones desde aviones han hecho una contribución significativa al monitoreo de la atmósfera en altitud y al pronóstico del tiempo, según el programa de Observaciones desde Aviones de la Organización Meteorológica Mundial. El esfuerzo alcanza a todas las comunidades científica y de aviación, e incluye aerolíneas individuales y sus grupos comerciales, organizaciones meteorológicas gubernamentales y universidades prestigiosas.

Los datos meteorológicos han sido particularmente útiles para situaciones de predicción inmediata, donde las condiciones cambian rápidamente y, por lo tanto, son de especial utilidad para la industria de la aviación. Las áreas donde ha demostrado tener un impacto significativo incluyen: pronósticos de viento y temperatura en superficie y en altitud, incluidos vientos fuertes; génesis, ubicación y severidad de la tormenta; diferenciación entre lluvia, nieve y lluvia helada; y ubicación e intensidad de la cizalladura del viento.

Además de mejorar el pronóstico del tiempo, la disponibilidad de información frecuente sobre el perfil y la ubicación de las corrientes en chorro contribuye a una mayor precisión de la información sobre el viento y la temperatura utilizada en la planificación de vuelos (optimización de rutas) y la gestión del tráfico aéreo (como descensos continuos), y una reducción del impacto del tiempo en los retrasos, retenciones y desvíos.

La Unidad de Servicio Meteorológico del Centro de Fort Worth (CWSU) del Servicio Meteorológico Nacional descubrió que una mejor resolución de la corriente en chorro permitía un mejor control del espaciamiento de las aeronaves en el descenso, y la CWSU de Seattle utilizó estos datos para mejorar los pronósticos de la turbulencia inducida por Jetstream. La Oficina Meteorológica del Reino Unido consideró que los datos AMDAR son la fuente de datos más importante sobre los vientos sobre el Océano Atlántico.

En la Parte 2 de este artículo, describimos cómo los sensores y sistemas de comunicaciones modernos en aviones avanzados se han convertido en una plataforma ideal para medir aspectos importantes de la atmósfera.

Tras su retiro como capitán de operaciones de vuelo no rutinarias de un operador fraccional en 2015, el Dr. Veillette había acumulado más de 20.000 horas de experiencia de vuelo en 240 tipos de aeronaves, incluidos globos, helicópteros, planes marítimos, planeadores, pájaros de guerra, aviones supersónicos. aviones y grandes transportes comerciales. Es profesor adjunto en la Universidad del Valle de Utah.