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Thermikkarten für
Bergregionen |
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TherMap version 1.01 © -
released 01.03.07
Dr. Beda
Sigrist ist der Urheber der hier gezeigten Karten und der Methoden
zu deren Erstellung. Am 6.August 2008, anlässlich der Eröffnung
der Segelflug-Weltmeisterschaften in Lüsse/Berlin, erhielt
er für diese Innovation ein Diplom von OSTIV,
welches diese als "Quantensprung in der Analyse und Optimierung
von Flugwegen in bekannten und unbekannten Orografien" bezeichnet.
Für nicht-kommerzielle Zwecke können die Karten frei
verwendet werden. Bei kommerzieller Verwertung, Zitaten oder weiterer
Publikation ist eine schriftliche Bewilligung über die am
Schluss erwähnte TherMap-Mailadresse einzuholen und diese
Site als Quelle zu zitieren.
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Für Hangwindkarten
siehe
WindMap
Français - English
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Willkommen
bei TherMap
 Bewegt
man den Cursor über das Bild links, erscheint eine Karte von TherMap,
einem Werkzeug, um das örtliche Potential von Aufwinden an einem
bestimmten Tag und zu einer gegebenen Zeit auf einer digitalisierten
Karte darzustellen, wobei der Einfachheit halber keine meteorologischen
Einflüsse berücksichtigt werden. Für jeden sinnvollen
Zeitpunkt können von diesem Site Karten heruntergeladen werden,
welche das lokale Thermikpotential zeigen. Bei Bedarf können können
auch komplette Kartensätze für die Schweiz, Österreich,
die französischen Alpen und Pyrenäen, sowie des nördlichen
und des mitteleren Apennins auf CDs gegen ein kostentragendes Entgelt
bestellt werden.
Vor Flugantritt ermöglichen es
die TherMap Karten, die besten Flugrouten nochmals abzuprüfen oder
jüngeren Piloten zu erklären, vor allem über weniger
bekanntem Gelände. Nach dem Flug können die aufgezeichneten
Flugrouten (normalerweise IGC-Dateien) auf diese Karten übertragen
werden, um festzustellen, wo vielleicht eine bessere Streckenwahl zur
Verfügung gestanden hätte. Die Karten können auch als
Rasterkarten in bestimmte Fluganalysensysteme importiert werden.
Derzeitiger Entwicklungsstand
Eine komplementäre Entwicklung
in diesem Bereich ist WindMap,
ein Werkzeug mit dem Karten erzeugt werden, die das Hangwindpotential
für gegebene Hauptwindrichtungen darstellen.
Die TherMap-Karten eignen sich nicht
nur für Gebirgsgegenden, sondern auch für genügend hügelige
Landschaften, um brauchbare Angaben über das lokal vorhandene Aufwindpotential
zu erhalten. Dies wurde möglich durch die Einführung der Thermikdruckkarten
ermöglicht, die für unsere Zwecke genauer sind. In den Karten
werden auch auch die Schnee- bzw. Permafrostgrenzen berücksichtigt,
welche bekanntlich eine wichtige Rolle bei der Ablösung von Hangthermik
spielen.
Klicken Sie auf das Gewünschte
| Das
Modell |
a. Einstrahlungskarten
b. Temperaturerhöhungskarten
c. Thermikdruckkarten
d. Hangneigungskarten |
a. Einstrahlungskarten
Digitale Höhenmodelle (Digital Elevation Model: DEM), wie etwa
das erdumspannende 90m SRTM Satellitenmodell, liefern ein für
unsere Zwecke ideal detailliertes Profil der Erdoberfläche. Die
in diesen Daten enthaltenen Angaben erlauben die Berechnung der momentanen
Sonneneinstrahlung in jedem Oberflächenfeld von etwa 90 Metern
Kantenlänge, zu jedem Zeitpunkt, diese auf das vertikal darunter
liegende Rasterfeld zu projizieren, und das Ergebnis auf entsprechenden
Einstrahlungskarten darzustellen. Aufwinde sind Teil des von der Sonneneinstrahlung
induzierten atmosphärischen Energieflusses. Es hat sich gezeigt,
dass bei genügend unterschiedlichem Geländeprofil Einstrahlungskarten
bereits aufwindmässig interessante Standorte für die Morgenstunden
anzeigen können.
Region Aletschgletscher: Einstrahlungsdichte
am 20.Juni, 10.00 UTC: Die Intensität steigert
sich von grün über gelb bis rot. Die weissen Punke sind potentielle
Thermikabhebepunkte
Einstrahlungskarten zeigen eine Augenblickssituation.
Das Aufheizen der Bodenoberfläche und der Luft, eine Voraussetzung
für Thermik, braucht in Wirklichkeit Zeit, was vor allem in den
Nachmittagsstunden zunehmend sichtbar wird. Dieser Zeitverzögerungseffekt
kann besser durch Temperaturerhöhungskarten ausdrückt
werden, die anzeigen, wieviel Wärme sich an einem gegebenen Stelle
bis zu einer bestimmten Zeit abgesammelt hat.
b. Temperaturerhöhungskarten
Aus praktischen Gründen berechnet TherMap die
Wärmeakkumulation an der Erdoberfläche mit einem verhältnismässig
einfachen empirisches Glättungsmodell, um dadurch zu der erwarteten
Entwicklung der Bodentemperatur in den üblichen Flughöhen
zu gelangen. Thermap berücksichtigt dabei den Kühleffekt der
Waldgebiete und der saisonal variierenden Vegetationszonen, und macht
eine Annäherung für den Einfluss des Rückstrahleffektes
(Albedo) von Schneeflächen oberhalb der saisonalen Schneegrenze
sowie über Permafrostflächen. Die resultierenden Temperaturkarten
sind in der Folge zur Prognose von Aufwindzonen in den Nachmittagsstunden
geeignet.
Um dies zu überprüfen, und um die Karten wenn möglich
weiter zu verbessern, wurden IGC-Flugdaten direkt den Karten überlagert,
wobei farbmässig zwischen steigenden und sinkenden Flugphasen unterschieden
wurde. Auf diese Weise konnte die Übereinstimmung zwischen den
heissen Zonen und deren Einfluss auf die Flüge direkt visualisiert
werden. Der hier gezeigte Ausschnitt aus einem Flugweg im Aletschgletschergebiet
zeigt (28 Juni, 12.00h UTC) zeigt, dass steigenden Phasen mit den errechneten
gelb/roten Zonen gut übereinstimmen.
Temperaturkarte der Aletschregion
am 28.Juni, 12h UTC.
Man sieht bereits die gute Uebereinstimmung mit dem eingezeichneten
Flugweg (blau = steigend, weiss = sinkend)
In seinen Publikationen beschreibt der deutsche Alpenflugpionier
Jochen von Kalckreuth die Beobachtung, dass Aufwinde an Hängen
über 25 bis 30 Grad Steigung die Tendenz haben, dem Hang entlang
hochzusteigen, bis eine geringere Steigung oder eine Ablösekante
erreicht wird. Als Ablösestellen werden auch die Schnee- und Permafrostgrenzen
berücksichtigt, da dort die hangaufwärts steigende Luft mit
der von oben kommenden kalten Luft zusammentrifft und nach oben ausweicht,
indem sie sich ablöst.
c. Thermikdruckkarten
Einstrahlungs- und Temperaturkarten zeigen die Temperaturerhöhung
typischerweise über ganze Bergflanken gleicher Steigung. Besonders
in den früheren Nachmittagsstunden werden die Karten deshalb in
der wärmeren Jahreszeit mit heissen Stellen überladen und
dadurch verschwommen, wie auch der obenstehende Kartenausschnitt zeigt.
Dieses Problem besteht auch, wenn man nur die heissesten Stellen auf
eine topografische Karte überträgt ( Ueberlagerungskarte).
TherMap gelang es schliesslich, diese Schwächen mittels des Thermikdruckkarten
zu überwinden.
Das Prinzip des Thermikdrucks beruht auf der Beobachtung,
dass jede über einem Hang aufgeheizten Luftblase einen Auftrieb
hat, welcher in zwei Komponenten zerlegt werden kann, nämlich eine
in Richtung der Fallinie hangaufwärts gerichteten Komponente parallel
zum Hang, und eine senkrecht zum Hang gerichtete Komponente. Die hangaufwärts
gerichtete Komponente erzeugt einen hangaufwärts gerichteten
Druck, der sich proportional der Hangneigung hangaufwärts verteilt
und mit zunehmender Distanz zur ursprünglichen Luftblase abschwächt,
bis er unter einen Grenzwert fällt oder einen Ablösepunkt
erreicht. Als Ausgangsbasis dienen die Temperaturkarten, aus denen
die Thermikdruckkarten in einem weiteren Rechendurchgang durch Anwendung
dieses Modells ermittelt werden.
Der Thermikdruckkonzept erlaubt es, das an einer Stelle
vorhandene Thermikpotential bedeutend exakter darzustellen. Das folgende
Bild zeigt, dass Thermikdruckkarten selbst an einem Sommernachmittag
an einem Südhang noch differenzierte Ergebnisse liefern können.
Thermikdruckkarte vom 28.Juni,
12h UTC, mit derselben Flugaufzeichnung. Die Thermikzonen erscheinen
viel exakter als auf der Temperaturkarte,
welche hier zu Vergleichszwecken erscheint, wenn man den Cursor über
das Bild führt
d. Hangneigungskarten
Hangneigung und Kreten haben einen grossen Einfluss
auf das Thermikgeschehen. TherMap bietet deshalb pro Land auch je eine
solche Hangneigungskarte zu Uebersichtszwecken an. Die Färbung
der Karte ist dabei nur durch die Hangneigung bestimmt.
| Verwendung
der Karten |
a. Richtige Kartenwahl
b. Grenzen des MapTherm Ansatzes
c. Wie man die Karten liest
d. Flugvorbereitung mit TherMap
e. Fluganalyse mittels TherMap |
a. Richtige Kartenwahl
| Land
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Je nach Flugweg sind eine oder mehrere Kartenregionen zu wählen
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Land/Region
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Nord-West Ecke
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Süd-Ost Ecke
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Schweiz
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48° 00'’ N / 05° 30’
E
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45° 30'’ N / 11° 00’
E
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Oesterreich
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48° 00'’ N / 09° 30’
E
|
46° 00'’ N / 16° 20’
E
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FR Alpen
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47° 30'’ N / 05° 00’
E
|
43° 12'’ N / 07° 30’
E
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|
Pyrenäen
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43° 20'’ N / 03° 00’
W
|
42° 00'’ N / 02° 30’
E
|
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Apennin Nord
|
45° 00'’ N / 07° 30’
E
|
43° 30'’ N / 12° 30’
E
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|
Apennin Mitte
|
43° 30'’ N / 11° 30’
E
|
41° 00'’ N / 15° 00’
E
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| Datum
: |
TherMap liefert Karten bestimmter
Daten von Anfang April bis Anfang September (Monate 4 bis 9).
Wählen Sie die Karte, deren Datum am nächsten beim Flugdatum
liegt.
Das Kartendatum ist im Dateinamen der Karte enthalten (Monat-Tag).
|
| Zeit
: |
Es wird nun generell UTC verwendet, wobei drei
Karten erstellt wurden, nämlich eine in der letzten vollen
Stunde vor dem höchsten Sonnenstand (z.B. 10h00 UTC), sowie
je eine weitere Karte für 3 bzw. 6 Stunden später. Berücksichtigt
man, dass die Karten bis zu 1.5 Stunden von der tatsächlichen
Flugzeit abweichen können, decken sie somit eine Kernflugzeit
von etwa 8 Tagesstunden ab.
UTC wird normalerweise auch in den IGC-Flugaufzeichnungen
verwendet. Selektieren Sie die Karte, die am nächsten beim
Zeitpunkt liegt, in dem das zugehörige Gebiet überflogen
wird. Für einen längeren Flug werden deshalb mehrere
Karten benötigt. Dasselbe gilt natürlich auch für
die Analyse von Flugaufzeichnungen, für welche TherMap-Karte
typischerweise als Rasterkarten in das Fluganalysenwerkzeug importiert
wird, um den Flugweg der Karte zu überlagern.
|
b. Grenzen des TherMap Ansatzes
-
Grenzen von Radarkarten: Radarsignale
geben Höhenangaben nicht absolut genau wieder. Sie sind insbesondere
unzuverlässig wenn sie von Wasser oder Eis reflektiert werden.
Aus diesem Grunde war es schwierig, aufgrund der Radardaten Seen zu
identifizieren. In TherMap sind deshalb viele Seenumrisse separat
importiert worden, doch mussten diese Importe aus Gründen des
Aufwandes beschränkt werden, wodurch nicht alle Seen angezeigt
werden. Eisbedeckte Oberflächen können verschwommen erscheinen.
Glücklicherweise ist keine der erwähnten Einschränkungen
von wirklichem Belang für Verwendung der TherMap Karten
-
Windabdrift: Je weiter ein Segelflugzeug
sich über Grund bewegt, desto mehr wird sein Flugweg in Richtung
der Windabdrift gegenüber dem Boden verschoben sein, um entsprechend
driftende Aufwinde auszunützen. Solche Verschiebungen können
an einem windigen Tag bei der Flugweganalyse festgestellt werden.
Es ist deshalb wichtig, sich der jeweiligen Höhe über Grund
bewusst zu sein.
-
Andere Einflüsse: TherMap
beruht lediglich auf dem solar induzierten Aufheizeffekt als Ursache
von Aufwinden. An bestimmten Orten können jedoch andere Einflüsse
dominieren, etwa bei Bewölkung oder durch den Wind, vor allem
bei engen Taldurchgängen und -pässen, sowie dem Kühleffekt
von Eisflächen und Seen.
c. Wie man die Karten liest
-
Zooming: Die Karten sollten mindestens
auf 100 Prozent vergrössert werden. Originalkarten können
bis zu 20 Millionen Bildpunkte umfassen, was etwa 25 Bildschirminhalten
entspricht. Es lohnt sich, die Karten im Detail zu studieren, falls
nötig indem man über 100 Prozent vergrössert. Bildbetrachter,
z.B. MS Picture Manager®, bei denen Vergrösserung und Bildausschnitt
beim Wechsel zwischen den Karten gleich bleiben, sind dabei von Vorteil.
-
Farbcodierung: Die Farben der
Thermikdruckkarten wechseln von schwarz über grün und gelb
bis rot. Schwarz sind die Gebiete ohne Thermikdruck, also mit topografisch
nicht feststellbarem Thermikpotential. Grün bezeichnet Regionen
mit geringerem Aufwindpotential, variierend von dunkel- (schwach)
bis hellgrün (mittel). Darüber wechseln die Farben bis gelb.
Diese bezeichnet Oberflächen mit erhöhtem Thermikpotential.
An höchster Stelle stehen die roten bis lila Zonen, für
welche ein sehr hoher Thermikdruck errechnet worden sind.
-
3-D Darstellung: Wer sich zusätzlich
die Zeit nehmen kann, die entsprechenden TherMap-Karten in Google
Earth® ( KML Ground Overlays) oder SeeYou® ( Rasterkarten)
zu importieren, kann die potentiellen Thermikzonen noch intuitiver
erfassen. Goggle hat dabei den Vorteil, dass das Gelände dabei
völlig frei "abgeflogen" werden kann, was für
allem für Flugvorbereitungen und Streckeneinweisungen interessant
ist, während es mit SeeYou mit Hilfe der in der Regel bereits
vorhandenen Flugaufzeichnung meist leichter sein dürfte, mögliche
verpasste Gelegenheiten mit einer importierten TherMap Karte zu hinterfragen.
d. Flugvorbereitung mit TherMap
-
Meteorologie: Da TherMap einen
direkten Zusammenhang zwischen Erwärmung und Thermikauslösung
voraussetzt (nicht-stabile Atmosphäre), können TherMap-Karten
grundsätzlich nur an sonnigen Tagen mit guten meteorologischen
Bedingungen sinnvoll eingesetzt werden. Dann können TherMap-Karten
ein brauchbares ergänzendes Werzeug zu den meteorologischen Prognosen
sein, diese aber in keiner Weise ersetzen. Es obliegt immer dem Benutzer,
zu lernen und zu entscheiden, wann die Bedingungen für den Einsatz
der TherMap Karten gegeben sind. Falls stärkere Winde die Thermiksituation
dominieren, wird empfohlen, sich auch anhand der WindMap-Karten
ein genaueres Bild zu verschaffen.
-
Flugroutenüberprüfung:
TherMap sollte besser vor dem Flug benutzt werden, um die Thermiksituation
zum erwarteten Überflugszeitpunkt eines Gebietes nochmals zu
überprüfen, z.B. wo am besten ein Talseitenwechsel vorzusehen
ist, oder um sich Alternativen zu überlegen, falls Hindernisse
oder Verzögerungen auftreten sollten.
-
Anwendung während des Fluges: Das Studium
von ausgedruckten TherMap-Karten darf auf keinen Fall von der Luftraumüberwachung
ablenken. Versuche mit mobilen Navigationsgeräten, in welche
die entsprechenden TharMap Hotspots importiert worden waren, zeigten,
dass auch dann die Ablenkung von der Luftraumüberwachung nicht
vernachlässigbar ist, abgesehen von der schlechten Lesbarkeit
bei den meisten Geräten. Zukünftige Geräte werden vielleicht
leichter lesbar sein, doch sollt dann auch noch dafür gesorgt
werden, dass die jeweils gültigen Hotspots automatisch angezeigt
werden, um zu verhindern, dass der Pilot durch manuelles Laden der
richtigen Kartenfiles abgelenkt wird.
e. Fluganalyse mittels TherMap
Dies bedingt, wie erwähnt, dass die geplanten
oder effektiven Flugwegzeiten zeitlich möglichst mit der verwendeten
Karte übereinstimmen. Flugwegaufzeichnungen von IGC-Dateien sind
sehr genau und daher im Prinzip geeignet, mögliche Alternativen wenigstens
im Nachhinein noch zu überprüfen. Um die Dateigrössen minimal
zu halten und sie trotzdem leicht lesbar zu machen, wurden die TherMap
Dateien im JPG-Format aufbereitet. Wie bereits erwähnt, bieten Lösungsanbieter
wie Google Earth ® und SeeYou©® Werkzeuge an, um TherMap-Dateien
zu importieren und sowohl zwei- wie dreidimensional zu verwenden. Bei
Google ist dabei keine Umwandlung in eine anderes Format nötig. Für
Flugauswertungen wird empfohlen, den Flugweg in Variometeroption anzuzeigen,
um die steigenden und sinkenden Phasen sehen zu können. Bei Importieren
der TherMap-Daten müssen diese selbstverständlich immer durch
Angabe der genauen Eckpositionsdaten (NW and SO Eckkoordinaten) positioniert
werden.
Obige Thermikdruck-Karte in 3D-Ansicht mit Vario-Flugweg
(reproduziert mit SeeYou©)
Downloads
Wählen Sie die entsprechende Länderkarte (Switzerland, French
Alps, Austria, Pyrenees, North Apennine, Central Apennine) und darunter
diejenigen Karten, deren Datum und Zeit am nähestens mit jenen
des Fluges übereinstimmen. (etwa 6-10 Mb pro JPG Karte). Darauf
kann:
-
entweder die selektierte Karte durch Doppelklicken
direkt geöffnet, analysiert und, falls erwünscht, lokal
gespeichert werden, oder
-
nach Rechtsklicken auf der selektierten Karte
vorgegeben werden, wohin das selektierte File beim Download zu
speichern ist.
Schweiz
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Monat
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Thermikdruckkarten
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Französische Alpen
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Thermikdruckkarten
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Oesterreichische Alpen
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Thermikdruckkarten
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Topografie
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Pyrenäen
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Thermikdruckkarten
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Nördlicher Apennin
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Thermikdruckkarten
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Mittlerer Apennin
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Thermikdruckkarten
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Topografie
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10h UTC
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13h UTC
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16h UTC
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April
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Mai
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Juli
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Aug
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Sep
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Es ist nicht immer möglich, TherMap über eine Breitbandverbindung
zu erreichen. Es ist dann einfacher, die Karten von einer CD abzurufen.
Die entsprechenden CDs werden in der Schweiz und der EU gegenVorauszahlung
geliefert. Zu diesem Zwecke können Sie TherMap per E-mail
eine Bestellung senden mit folgenden Angaben:
Der Versand erfolgt per Post, sobald Bestellung und Geldüberweisung
eingetroffen sind. Der Preis deckt natürlich in keiner Weise den
hohen Entwicklungsaufwand von TherMap ab.
-
Wer steht hinter TherMap ?
TherMap ist eine private Initiative von Beda Sigrist, einem Schweizer
Segelflieger mit solidem technischem und wissenschaftlichem Hintergrund.
Beeindruckt von der Präzision der regionalen meteorologischen
Prognosewerkzeuge Regtherm/Toptherm begann er, die Möglichkeiten
zur sytematischen Verwendung topologischer Daten im Sinne des TherMap-Ansatzes
auszutesten. Mit der Ermutigung und Vorschlägen von Dr.Olivier
Liechti, dem positiven Echo von OSTIV, sowie dem Rat zahlreicher erfahrener
Segelflieger trieb er die Entwicklung von TherMap bis zur vorliegenden
Lösung voran. Aéro-Gruyère offerierte von Anfang
den Platz für diese Webpage. Kommentare durch erfahrene Piloten
und Experten erlaubten, das TherMap-Modell in mehreren Schritten bis
auf die hier angebotene Version zu entwickeln. Inzwischen hat Beda
auch WindMap,
ein Werkzeug zur Darstellung des Hangwindpotentials entwickelt.
-
Kann man die TherMap-Lösung kaufen
?
Es wäre natürlich interessant, direkt die Lösung anbieten
zu können, mit der die Karten generiert werden können. TherMap
ist jedoch immer noch ein junges Projekt und weitere Verbesserungen
und Erweiterungen wahrscheinlich. Wenn die Anwendung direkt vertrieben
würde, müsste sie als professionelle Package aufgearbeitet
werden, mit Update-Prozeduren, damit die Benutzer immer die neueste
Version zur Verfügung hätten. Die daraus resultierenden
hohen Kosten würden ein kommerzielles Vorgehen bedingen. Dies
würde aber auch im Widerspruch zu den Auflagen von SRTM sein,
deren Daten nicht für kommerzielle Zwecke verwendet werden dürfen.
Dasselbe würde für die FORTRAN-95 Plattform gelten, auf
deren Basis das TherMap Modell entwickelt wurde.
-
Welche Möglichkeiten bestehen, um
das TherMap Modell auch in topografisch flachem Gebiete anzuwenden
?
Diese Frage stellten wir uns selber schon früh. Mit der Einführung
des Thermikdruckmodells wurde es nun möglich, auch für weniger
gebirgige Gegenden Thermikkarten zu erzeugen, wie etwa den Jura. Ist
aber das Gelände zu wenig ausgeprägt, bestehen nur geringe
oder gar keine topographischen Unterschiede zwischen verschiedenen
Standorten, somit auch geringere Schwankungen in der Einstrahlungsdichte
und der Temperatur, wodurch es schwierig wird, potentielle Thermikstandorte
topografisch zu identifizieren. Zudem wird in flacheren Gebieten meist
höher über Grund geflogen, was die Aufdeckung der Zusammenhänge
zwischen Flugweg und Thermikursachen weiter erschwert. Aufwinde haben
aber immer eine physikalisch Ursache. Es ist deshalb nicht auszuschliessen,
dass nicht topografische Datenquellen, z.B. über die Infrarotstrahlung
der Erdoberfläche, einmal den Schlüssel zu Entwicklung einer
entsprechenden Lösung für diese Gebiete bringen werden.
Falls Sie interessante Kommentare oder Vorschläge
machen möchten, oder wenn Sie noch Fragen haben, wenden Sie sich
per E-mail bitte direkt
an TherMap.
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