Dette bildet ble tatt 14. mai over fjellet Säntis i Sveits og viser en drone som kan gå opp til 1500 meter for å måle temperatur, vindstyrke- og retning, luftfuktighet og lufttrykk.
Dette bildet ble tatt 14. mai over fjellet Säntis i Sveits og viser en drone som kan gå opp til 1500 meter for å måle temperatur, vindstyrke- og retning, luftfuktighet og lufttrykk. (Bilde: Nino Rasic/Meteomatics)

Meteomatics værdroner

Værdrone kan gi mer nøyaktige målinger og mindre forurensing

Men Meteorologisk institutt tror værballongen fremdeles vil ha hovedrollen.

Det sveitsiske selskapet Meteomatics har utviklet meteodroner som flyr opp til 3000 meters høyde for å måle temperatur, lufttrykk, fuktighet og vindstyrke. Den største dronen kan også påmonteres utstyr for måling av ozonlag, radioaktivitet og aerosoler.

Bortsett fra daglige målinger med værballonger opp til over 30.000 meter, finnes det få målinger av værparametre i denne delen av atmosfæren.

Nylig var gründeren i Meteomatics, Martin Fengler, på besøk hos Meteorologisk institutt (MET) for å demonstrere droneteknologien.

– Vi hadde et møte med selskapet fordi vi leter etter en teknologi som kan supplere dagens system med daglige værballonger. Disse dronene er spennende, men kan ikke erstatte de radiosondene vi sender opp i gummiballonger opp til fire ganger i døgnet siden disse går mye høyere, faktisk helt opp 38.000 meter, sier avdelingsleder for Observasjonskvalitet og databehandling, Vegar Kristiansen, til Teknisk Ukeblad.

 Martin Fengler har doktorgrad i matematikk og to store interesser: Flyvning og teknologi. Derfor startet han med utvikling av værdroner, her med den minste versjonen som bare veier 0,7 kg, størrelse 60x60 cm og en maks flyhøyde på 1500 meter.
Martin Fengler har doktorgrad i matematikk og to store interesser: Flyvning og teknologi. Derfor startet han med utvikling av værdroner, her med den minste versjonen som bare veier 0,7 kg, størrelse 60x60 cm og en maks flyhøyde på 1500 meter. Foto: Nino Rasic/Meteomatics

Unik teknologi

Kristiansen mener likevel at Meteomatics har klart å utvikle en unik teknologi som kan bidra til bedre prognoser, blant annet for flyplasser eller for byer som ønsker mer data for overvåking av luftforurensning.

– Selskapet har drevet systematisk testing over tid, blant annet i samarbeid med det amerikanske statlige organet for overvåking av atmosfæren, NOAA. Den store fordelen med disse dronene er at de automatisk flyr vertikalt slik at man hver halvtime kan få informasjon om været opp til 3000 meter, sier Kristiansen.

De har gjort tester med dronene helt opp til 5000 meter.

Martin Fengler fikk ideen til å utvikle dronene da han tok flysertifikat og irriterte seg over de mangelfulle værvarslene for tåke.

– Jeg opplevde ofte at vi ikke hadde tilgang til pålitelige tåkevarsler for ettermiddagen og påfølgende dag, og dermed ikke kunne vite om det var mulig å fly, sier Fengler til Teknisk Ukeblad.

 Vi får veldig mye data som vi ellers ikke ville fått.

Vegar Kristiansen, avdelingsleder, MET

Meteomatics

Den største dronen, Meteodrone XL, går opp til 3000 meter og kan bære en nyttelast på opptil en kilo. Takeoff-vekt er 5 kilo. På denne dronen som kan være oppe i 40 minutter, kan man også montere andre måeinstrumenter og infrarødkameraer.

Den minste dronen kalles «Severe Storms Edition», veier 0,7 kg og stiger med en fart på 20 meter i sekundet. Kan fly i vindhastigheter på opptil 75 kilometer i timen.

De to største dronene har fallskjermsystem som utløses automatisk om de kommer ut av kurs eller kan utløses manuelt av piloten. Dette er et krav fra luftfartsmyndighetene, men er også viktig på grunn av risiko for skader og økonomisk tap.

Meteomatic har utviklet en prototyp for autonom basestasjon der dronene kan lades når de ikke er i bruk.

Han har doktorgrad i matematikk fra det tekniske universitetet i Kaiserslautern i Tyskland. Doktorgraden omhandlet numeriske værmodeller. Etter studiene begynte han å jobbe for en av Europas ledende kommersielle leverandører av værtjenester. I 2012 startet han Meteomatics der utgangspunktet var å utvikle en bedre prosesseringsmodell for vindkraft- og solenergiprognoser.

– Med de eksisterende værmodeller har man problemer med å prognostisere tåke og uvær lokalt. Årsaken er at disse værfenomenene er preget av lokale betingelser og at man praktisk talt ikke har målingsdata i de nedre luftlagene unntatt ved bakkenivå, det planetære grenselaget, men det er jo her værsystemene dannes, sier han.

Her spiller faktorer som atmosfærens forskjellige lag, inversjon, temperatur, luftfuktighet og vindforhold en viktig rolle.

– Blir man i stand til å måle disse meteorologiske parameterne, vil man også kunne forbedre de eksisterende numeriske værmodellene for å gi mer presise lokale værvarsel, sier Fengler.

Testet på flyplasser

En utfordring for autonome droner er ising og selskapets utviklere jobber nå med å en løsning for oppvarming av rotorbladene uten at dette belaster batteriene og påvirker måleinstrumentene.
En utfordring for autonome droner er ising og selskapets utviklere jobber nå med å en løsning for oppvarming av rotorbladene uten at dette belaster batteriene og påvirker måleinstrumentene. Foto: Meteomatics

Den største utfordringen nå er å få tillatelse til å bruke dronene siden det i utgangspunktet ikke er lov å bruke droner utenfor synsvidde. Dette er også årsaken til at værdronen foreløpig er mest brukt i lengre testperioder på flyplassene i Zürich og på Jersey. Meteomatics bruker også dronen flere steder for å samle data til selskapets værmodell for Sveits, Swiss1k.

– Hva er de viktigste fordelene med en drone sammenliknet med en værballong?

– Værballonger er dyre i bruk, de brukes bare en gang, og måleinstrumentene og ballongene blir liggende igjen som søppel i naturen. Hvert land har kun få værstasjoner som sender opp ballonger, og dette gjøres mellom to og fire ganger i døgnet. Det gir liten måletetthet, sier Fengler.

Værballongenes flybane bestemmes dessuten av vindretningen. Meteodronene flyr ved hjelp av et GPS-navigasjonssystem i en kontrollert vertikal bane til jordoverflaten.

Meteodrone XL i lufta.
Meteodrone XL i lufta. Foto: Meteomatics

– De starter og lander med andre ord på samme koordinat. De flyr hele natten gjennom og hver opp- og nedstigning tar til sammen 15 minutter. De hyppige målingene og den vertikale flybanen over en bestemt koordinat, bidrar til signifikant forbedring av den lokale værmodellen, sier Fengler.

Han er likevel enig med Vegar Kristiansen ved MET om at dronene foreløpig ikke kan erstatte værballongene som kan gå opp til over 30 000 meters høyde. Fengler sier at de jobber med en drone som kan klare opp til 7000 meter og at en slik drone bør kunne erstatte noe av værballongbruken. 

Kristiansen mener datamengden fra værballongene fortsatt er så viktig for varsling av været at man må bruke disse til man har en reell erstatning. Verdien må da sees i forhold til kostnader for økonomi og miljø.

Værballonger er dyre i bruk og måleinstrumentene og ballongene blir liggende igjen som søppel i naturen.

Martin Fengler, CEO i Meteomatics

Kostbart miljøavfall

I dag sender MET opp to værballonger hver eneste dag fra stasjonene på Sola, Ørlandet, Andøya, Bodø og Ekofisk. Mens man fra Jan Mayen og Bjørnøya sender opp fire. I tillegg sender man opp ballonger fra Blindern med ujevne mellomrom. Blant annet fordi sendingene herfra begrenses av flytrafikk inn og ut av Gardermoen.

Hver værballong med radiosonde koster i snitt ca. 1600 kroner. De driver av gårde med vinden, faller etterhvert ned og blir liggende i naturen.

– Vi får veldig mye data som vi ellers ikke ville fått, og vi er forpliktet til å gi værvarsel for våre store havområder. I tillegg er de viktige for flytrafikken fordi de også kan gi informasjon om jetstrømmene slik at flyverne kan ta hensyn til disse for å fly mest mulig økonomisk.

To ganger om dagen sendes det opp værballong fra en automatisk radiosondeslippcontainer fra Andøya. Det samme gjøres på Sola, Ekofisk, Ørlandet og Bodø.
To ganger om dagen sendes det opp værballong fra en automatisk radiosondeslippcontainer fra Andøya. Det samme gjøres på Sola, Ekofisk, Ørlandet og Bodø. Foto: MET

– Driver dere med oppsamling av ballongene eller blir de liggende i naturen?

– Nei. De er utstyrt med GPS slik at vi får data så lenge de er i lufta, men har ingen oversikt over hvor de faller ned. Vi får av og til meldinger om at noen er funnet og på radiosonden står det at disse skal behandles som elektronisk avfall, sier Kristiansen.

Ledelsen ved MET vurderer nå om de skal gjøre forsøk også med droner for å kunne få mer presise værvarsel lokalt. I tillegg har de et prosjektsamarbeid med Oslo Universitetssykehus, Forsvarets Forskningsinstitutt og Sintef om bruk av droner for å frakte blodprøver og isotoper sentralt på Østlandet.

Kommunikajonssjef Erik Lødding sier til TU at Avinor Flysikring ser på områder hvor droner kan benyttes på sine lufthavner, men at de ennå er i en tidlig fase og derfor ikke har noen konkrete planer om å ta slike i bruk for værdata.

Ble inspirert av UiB-professor

Martin Fingler sier at han har latt seg inspirere av professor Joachim Reuder ved Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen.

AV: TORMOD HAUGSTAD

Professor Joachim Reuder ved UiB har samlet værdata med mikrofly i 10 år.
Professor Joachim Reuder ved UiB har samlet værdata med mikrofly i 10 år. Foto: UiB

Reuder er blitt internasjonalt kjent for sitt Small Unmanned Meterological Observer-prosjekt(SUMO).

Dette lille elektriske mikroflyet av isopor kombinert med et autopilotsystem basert på det åpne kildekodesystemet Paparazzi UAV utstyrte han med en meteorologisk instrumentpakke for å få høyoppløselige data i de nederste få kilometrene i atmosfæren.

De første forskningsresultatene fra innsamling av værdata på denne måten ble presentert i 2009.

Reuder sier til TU at han har god kjennskap til teknologien etter at Meteomatics besøkte UiB.

– Dagens værvarslingsmodell har noen usikkerheter, bl.a. fordi den matematiske beskrivelsen av turbulens i disse modellene fremdeles ikke er god nok. Turbulens i atmosfæ ren skjer på veldig liten skala og kan ikke modelleres direkte, selv i de mest avanserte operasjonelle varslingsmodellene som har en horisontal oppløsning av to til tre kilometer.

– Det samme gjelder klimamodellene som er enda grovere. Et typisk eksempel med betydningfor oss alle er at minimumstemperaturene for klare vinternetter ofte varsles altfor høyt. Vi blir overrasket når det varsles -10 C neste dag, men oppdager at det er -25 C når vi går ut om morgenen, sier Reuder.

Han mener droner vil bidra til å forstå prosessene som forårsaker slike feil. Men heller ikke Reuder tror værdatadroner kan erstatte værballongene.

– Både droner og mikrofly har en sterk begrensning for høyde, men vi har heller ingen intensjon om å konkurrere ut værballonger. Vi er mest interessert i luftlagene en til to km over bakken. Når det gjelder teknisk utstyr og design, ser meteodronene veldig profesjonelle ut og de erfaringene man har fått med bruk av droner på flyplasser i Sveits er spennende fordi de har fått opp kvaliteten på for eksempel varsling og beredskap for tåke, sier han.

Kommentarer (3)

Kommentarer (3)