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Infos pratiques

WindMap© version 1.06- released 01.04.2010

Dr. Beda Sigrist, Urheber von TherMap, hat auch die hier gezeigten Karten mit Methoden generiert, welche den Effekt von Hangwinden berücksichtigen. Auch diese Karten dürfen für nicht-kommerzielle Zwecke 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.

Hangwindkarten

Eine Ergänzung zu TherMap

Français - English

Willkommen bei WindMap

In den letzten Jahren haben unerwartet grosse Streckenflüge im Gebirge auf das unterschätzte Potential von Hangwinden aufmerksam gemacht. Deshalb hat sich die meteorologische Sektion von OSTIV nach den positiven Erfahrungen mit TherMap für entsprechende Hangwindkarten interessiert und zu entsprechenden Entwicklungen ermutigt. Mit WindMap soll diesem Bedürfnis entsprochen werden.

Bewegt man den Cursor über das Bild links, erscheint für den gleichen Ausschnitt eine Karte vonWindMap, einem Werkzeug, welches das örtliche Potential von Hangwinden bei vorgegebener Windrichtung zeigt, wobei der Einfachheit halber keine anderen meteorologischen Einflüsse oder Wellenbildungen berücksichtigt werden. Das Beispiel enthält zudem eine Flugspur, welche die tatsächlich festgestellten steigenden (blau) und sinkenden (weiss) Zonen wiedergibt.

Für jedes Vielfache von 15 Grad der Windrichtung (z.B. Wind aus 195° Grad im Beispiel nebenan) können von dieser Site Karten heruntergeladen werden, welche das lokale Hangwindpotential zeigen. Auf Wunsch stellen wir auch eine CD mit den gesammelten Kartensatz für die Schweiz, Österreich, die französischen Alpen, die Pyrenäen, und den nördlichen sowie mittleren Apennin gegen ein kostentragendes Entgelt zu.

Vor Flugantritt ermöglichen es die WindMap Karten, die besten Flugrouten nochmals zu prüfen oder jüngeren Piloten zu erklären, vor allem bei 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 dazu auch als Rasterkarten in bestimmte Fluganalysensysteme importiert werden.

Wie ist neu in WindMap 1.06 ?

Auf den neuen Download-Karten erscheinen jene gegen den Wind gerichteten Hänge jetzt schraffiert, welche voraussichtlich im Windschatten des vorgelagerten Geländes liegen und deren Gefahrenpotential deshalb eher unterschätzt wird. Auf den unterlagerten topografischen Karten sind die praktisch flachen Gebiete neu sehr hell gefärbt, um auch kleine Geländekanten stärker hervorzuheben. Zwecks besserer Lesbarkeit sind die Beschriftung und die Gradlinien nun schwarz-weiss. Die Farbgebung der Aufwindgebiete wurde dagegen beibehalten, da die Suche nach Alternativen keine allseits befriedigende Lösung brachte. Eine wichtige Erweiterung ist dagegen die Möglichkeit, die Karten auf Google Earth zu überlagern, wo sie 3-dimensional direkt oder in 3D-Flugsimulationen eingesehen werden können.

Die Berücksichtigung grossräumiger Kanalisierungseffekte ist zwar weiterhin von Interesse, sollte aber Gegenstand eines gesonderten Projektes sein, da sonst die Verständlichkeit der vorhandenen Karten leiden würde.

Inhalt

 

Das Modell a. Einfache Hangwindkarten
b. Karten mit kanalisiertem Hangwind

a. Einfache Hangwindkarten

Digitale Höhenmodelle (Digital Elevation Model: DEM), wie etwa das erdumspannende 90m SRTM Modell, liefern ein für unsere Zwecke ideal detailliertes Profil der Erdoberfläche. Die in diesen Daten enthaltenen Angaben erlauben die Berechnung der räumlichen Ausrichtung jedes Oberflächenfeldes von etwa 90 Metern Kantenlänge. Bläst nun Wind aus einer bestimmten Richtung gegen ein einzelnes solches Feld, wird er in der Regel abgelenkt und zwar entlang der Schnittgeraden in der sich das Oberflächenfeld mit der Spiegelungsebene des Windvektors schneidet. Dies gilt natürlich nur für Oberflächenelemente, die von oben her angeblasen werden. Die Aufwärtskomponente des abgelenkten Windes wird dabei als Mass für das Aufwindpotential am Hang genommen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Windschatten hinter Hindernissen, innerhalb dessen kein Aufwindeffekt zu erwarten ist. Aufgrund empirischer Auswertungen verwendet WindMap eine absteigende Schattenneigung von 10 Grad hinter den Hindernissen. So einfach dieses Modell klingt, lassen sich dadurch bereits realitätsnahe Hangwindkarten erzeugen, wie man aus untenstehendem Kartenausschnitt sehen kann.

b. Karten mit kanalisiertem Hangwind

Beim einfachen Modell wird die Windablenkung für jedes Oberflächenfeld unabhängig berechnet. Dies stimmt in der Praxis nur teilweise, nämlich, wenn benachbarte Oberflächenfelder räumlich gleich orientiert sind. Bläst der Wind dagegen ein enger werdendes Tal hinauf, ist mit einem Verdichtungseffekt zu rechnen, durch den der Wind normalerweise beschleunigt wird. Im jetztigen, verfeinerten Modell von WindMap wurden solche Verdichtungen über eine Distanz von maximal 400 Metern berücksichtigt. Dadurch wurden die Karten prägnanter, wie man sehen kann, wenn man den Cursor über die Karte bewegt. Diese Methode wurde deshalb für alle hier angebotenen Karten verwendet.


Region östlich des Walensees, mit Wind aus Richtung 195°, erstellt mit dem einfachen Modell.
Bewegt man den Cursor über das Bild, erscheint die mit zusätzlichem Kanalisierungseffekt berechnete Karte

Verwendung der Karten a. Richtige Kartenwahl
b. Grenzen des WindMap Ansatzes
c. Wie man die Karten liest
d. Flugvorbereitung mit TherMap
e. Fluganalyse mittels TherMap

a. Richtige Kartenwahl

Land :

Je nach Flugweg sind eine oder mehrere Kartenregionen zu wählen

Land/Region
Nord-West Ecke
Süd-Ost Ecke
Schweiz
48° 00'’ N / 05° 30’ E
45° 30'’ N / 11° 00’ E
Oesterreich
48° 00'’ N / 09° 30’ E
46° 00'’ N / 16° 20’ E
FR Alpen
47° 30'’ N / 05° 00’ E
43° 00'’ N / 07° 30’ E
Pyrenäen
43° 20'’ N / 03° 00’ W
42° 00'’ N / 02° 30’ E
Apennin Nord
45° 00'’ N / 07° 30’ E
43° 30'’ N / 12° 30’ E
Apennin Mitte
43° 30'’ N / 11° 30’ E
41° 00'’ N / 15° 00’ E

Windrichtung : WindMap liefert pro Region 24 Karten, für jeweils um je 15° gedrehte Windrichtungen von 15° bis 360°. Wählen Sie die Karten, deren Windrichtungen am besten mit denjenigen des Fluges übereinstimmen, das heisst bei wechselnden Windrichtungen auch mehrere Karten. Die Windrichtung ist im Kartennamen enthalten.

b. Grenzen des WindMap Ansatzes

  • Grenzen von Radarkarten: Radarsignale geben Höhenangaben nicht absolut genau wieder. Sie können insbesondere unzuverlässig sein, wenn sie von Wasser oder Eis reflektiert werden. Aus diesem Grunde war es auch schwierig, aufgrund der Radardaten Seen zu identifizieren. Im jetzigen 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 WindMap Karten
  • Wechselnde Windrichtung: WindMap beruht auf einem einfachen lokalen Modell und erzeugt Karten für jeweils eine einzige Windrichtung. Windrichtungen und -stärken können sich aber mit der Höhe und der geografischen Position ändern. Dabei ist mit Wechselwirkungen zu rechnen, die nicht aus den WindMap-Karten ersichtlich, sondern vom Benutzer zu interpretieren sind.
  • Andere Einflüsse: Während ein Teil eines Streckenfluges von Hangwind bestimmt ist, kann in einem anderen Streckenabschnitt der Wind schwächer sein und Thermik vorherrschen, wobei der Uebergang oft nicht eindeutig ist. In solchen Fällen wird empfohlen, sowohl die entsprechenden WindMap- als auch die zugehörigen TherMap-Karten zu konsultieren. Andrerseits können aber unter Umständen auch bei starken Winden bei WindMap-Auswertungen Steigzonen an Orten ohne Hangwindpotential festgestellt werden. Hier kann es sich um Wellen oder grossräumige Kanalisierungseffekte handeln, die im WindMap-Modell nicht berücksichtigt werden.

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: Den WindMap-Karten ist eine einfache topografische Karte mit realistischerer Beleuchtung aus Südwest unterlagt worden. Es wurde eine Windgeschwindigkeit von 6 m/sec angenommen. Die Vertikalkomponente muss mindestens 25 Prozent davon betragen, also 1.5 m/sec, wodurch bei 0.75 m/sec Sinkgeschwindigkeit des Flugzeuges noch etwa gleich viel als Steigleistung übrigbleiben. Ab diesem Grenzwert wird die Karte wie folgt eingefärbt. Die Zonen mit bescheidenerem Hangwindpotential sind von dunkel bis hellrot gefärbt (netto 0.75 bis 2.25 m/sec), während Gebiete, deren Hangwindpotenial darüber liegt, beige bis hellgelb erscheinen. Das folgende Farbschema illustriert diese Farbgebung.


    Weiter befinden sich in bestimmten Abständen weisse Linien in Windrichtung. Die Linien zeigen dabei gleichzeitig den an jenen Stellen berücksichtigten Windschatten an, in dem kein Hangwindpotential erwartet wird. Dunkle Schraffuren zeigen dagegen gegen den Wind gerichtete Hänge an, die voraussichtlich im Windschatten eines vorgelagerten Geländes liegen.
  • 3-D Darstellung: Wer sich 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 die Karten sehr schnell aktiviert werden können und dass damit das Gelände völlig frei "abgeflogen" werden kann, was für allem für Flugvorbereitungen und Streckeneinweisungen interessant sein kann. Mit SeeYou gibt es dafür etwas mehr Möglichkeiten zur Darstellung des Flugweges.

Südföhn bei Innsbruck: WindMap -Karte für 195 Grad in 3D-Ansicht mit Vario-Flugweg (reproduziert mit SeeYou©)

d. Flugvorbereitung mit WindMap

  • Meteorologie: Wie man auch aus meteorologischen Windkarten ersehen kann, ändern Windrichtungen oft nach Zeit, Ort und Höhe. WindMap-Karten müssen sich auf vorherrschende Windrichtungen beschränken und der Wind muss gegenüber der Thermik dominant sein. Dies muss vom Benutzer sorgfältig geprüft werden. Dann können WindMap-Karten ein brauchbares ergänzendes Werzeug zu den meteorologischen Prognosen sein.
  • Flugroutenüberprüfung: WindMap wird am besten schon vor dem Flug benutzt, um die Hangwindsituation zum erwarteten Überflugszeitpunkt eines Gebietes nochmals zu überprüfen.
  • Verwendung im Flug: Die Konsultation von ausgedruckten WindMap-Karten während des Fluges darf auf keinen Fall zulasten der wichtigeren Flugraumüberwachung gehen. Tests mit mobilen Bordnavigationsgeräten, in welche TherMap-Hotspots als Kreise importiert wurden, die auf den Navigationskarten sichtbar waren, zeigten, dass die Ablenkung von der Fluraumüberwachung dabei ein reales Problem bleibt, abgesehen von der noch beschränkten Lesbarkeit der meisten Geräte. Dann müsste aber auch dafür gesorgt werden, dass diese Geräte automatisch die jeweils bei der gerade herschenden Windrichtung geltenden Hotspots anzeigen, um zu vermeiden, dass der Pilot durch das manuelle Laden der richtigen Karten-Files abgelenkt wird.

e. Fluganalyse mittels TherMap

Dies bedingt, wie erwähnt, dass die Windrichtung der verwendeten Karten mit derjenigen des untersuchten Fluabschnittes übereinstimmt. 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 WindMap 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 unter Abschnitt a. erwähnten Eckpositionsdaten (NW and SO Eckkoordinaten) kalibriert werden.


Beispiel bei Südföhn bei Innsbruck. Um besseren Kontrast zu erzielen, erscheinen hier Flugabschnitte mit signifikantem Hangwind blau.
Die Auswertung erfolgte hier direkt mit WindMap.


Downloads

Wählen Sie die entsprechende Länderkarte (Switzerland, French Alps, Austria, Pyrenees, North Apennine, Central Apennine) und daneben die Windrichtung, die am nähesten mit jenen des Fluges übereinstimmt. (etwa 4-6 Mb pro JPG Karte). Darauf kann:
  • entweder die selektierte Karte durch Doppelklicken des Feldes 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

105°

120°

135°

150°

155°

180°

285°

300°

315°

330°

345°

360°

Französische
Alpen
Oesterreichische
Alpen
Pyrenäen
Nordapennin,
Italien
Mittlerer Apennin, Italien

3D-Ansicht in Google Earth

In 3D-Ansicht ist eine Windsituation oft einprägsamer, wie man an diesem Beispiel sehen kann. Benutzer, welche Google Earth© installiert haben, können solche Bilder selber erzeugen..

WindMap basiert nämlich auf den gleichen topografischen Daten (SRTM) wie Google Earth. Durch einfaches Anklicken werden sämtliche WindMap-Karten mit Google-Earth verlinkt. Um dabei eine wesentliche Einbusse bei der Bildschärfe zu vermeiden, wurden die Originalkarten in 2 Quadratgrad grosse Felder (Tiles) aufgeteilt, die auf der untersten Stufe von Google entsprechend angezeigt werden. Die Selektion in Google Earth erfolgt deshalb in der Hierarchie

WindMap-3D > Region > Region+Windrichtung > Feld (Koordinaten der linken unteren Feldecke)

Selektionen overhalb der Ebene "Region+Windrichtung" sind zu vermeiden, da dann Google mehrere Windrichtungen auf die gleiche Fläche projizieren würde.

Die Biuldtransparenz ist auf 35% eingestellt, um das darunter liegende Gelände durchscheinen zu lassen, kann aber noch manuell angepasst werden (Feld mit rechter Maustaste anklicken > Properties > Transparentschieber erscheint). Durch Verwendung der Navigationswerkzeuge von Google Earth lassen sich so die gewünschten 3D-Ansichten dann ansteuern.

Für Google Earth bzw. die Software für die Simulation einer IGC-Flugaufzeichnung (IGC-Datei) auf Google Earth sei auf die Referenzen 8 und 9 verwiesen.



Bestellung von CDs

Nicht ist es immer möglich, WindMap über eine Breitbandverbindung zu erreichen. Es ist dann einfacher, die Karten von einer CD abzurufen. Die CD wird in der Schweiz und der EU gegenVorauszahlung geliefert. Zu diesem Zwecke können Sie TherMap per E-mail eine Bestellung senden mit folgenden Angaben:

Name, Vorname, Adresse und Telefonnummer des Bestellers,

genaue Empfangsadresse, falls vom Besteller verschieden

die geünschte CD, d.h. WindMap (Alpen der Schweiz, Oesterreichs, Frankreichs, Pyrenäen, nördlicher sowie mittlerer Apennin)


und als Kostenbeitrag für Lieferungen

in die Schweiz CHF 40.- auf Postcheckkonto 18-16534-8 (Beda Sigrist, ch. de la Mulla 42, 1616 Attalens) einzahlen, bzw.
innerhalb der EU per Banktransfer von EUR 30.- pro Kartenset zuhanden des folgenden Kontos überweisen:

IBAN CH15 0900 0000 1801 6534 8 für Zahlungen in Sfr
IBAN CH82 0900 0000 9126 4004 8 für Zahlungen in Euro

Empfänger: Sigrist Beda, CH 1616 Attalens)
BIC (Swift Code): POFICHBEXXX
Name der Bank: Swiss Post, PostFinance, CH-3000 Bern

Der Versand erfolgt per Post, sobald Bestellung und Geldüberweisung eingetroffen sind.


FAQ
Wer steht hinter WindMap ?
WindMap ist, wie TherMap, eine private Initiative von Dr.Beda Sigrist, einem Schweizer Segelflieger. Nach dem Erfolg von TherMap wurde er von Dr. Hermann Trimmel und Dr. Olivier Liechti anlässlich der OSTIV-Konferenz von 2007 ermutigt, auch die Möglichkeit zur Erstellung von Hangwindkarten auszuloten. Dazu wurden verschiedene Modelle mit erfahrenen Piloten auf ihre Realitätsnähe überprüft, bis schliesslich die hier vorliegende Kartensammlung vorlag. Allen sei an dieser Stelle für ihre Flugaufzeichnungen, Kommentare und Ratschläge nochmals ausdrücklich gedankt, insbesondere Stefan Leutenegger. Weiterer Dank geht an Aéro-Gruyère welche weiterhin den Platz für diese Webpage bereitstellt.

Kann man die WindMap-Lösung kaufen ?
Es wäre natürlich interessant, direkt die Lösung anbieten zu können, mit der die Karten generiert werden können. 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.

Welche Möglichkeiten bestehen, um tag- und ortsaktuelle WindMap-Karten zu erstellen ?
Diese Frage kann vermutlich erst längerfristig beantwortet werden. Es ist heute zwar bereits möglich, Windprognosen mit einer Auflösung von wenigen Kilometern zu erhalten und deren Genauigkeit immer wieder verbessert wird. Erste Tests mit Daten von Meteoblue waren bereits 2008 positiv. Aktuelle Windkarten werden zwar kostenfrei zur Verfügung gestellt. Für automatisch weiter verarbeitbare Daten muss aber aus verständlichen Gründen bezahlt werden. Es würden aber auch Kosten für die tägliche Bereitstellung der daraus abzuleitenden aktuellen WindMap-Karten anfallen. Demgegenüber müssen wir berücksichtigen, dass es nicht sehr viele Tage mit guten Windbedingungen gibt und die Zahl der interessierten Piloten klein ist.

Kann WindMap auf andere Regionen, z.B. ausserhalb Europas, erweitert werden? Die Entwicklung von WindMap ist, wie TherMap, das Ergebnis eines intensiven Informationsaustausches mit Experten und erfahrenen Piloten, denn die dahinter stehenden Modelle beschreiben nur teilweise physikalische Prozesses, während andere Teile eher Modelle der Wahrnehmungen erfahrener Piloten sind. Für neue Regionen wäre es deshalb unerlässlich kompetente und erfahrene Partner in den betreffenden Gebieten zu haben, um die besteheden Modelle falls nötig anzupassen und zu validieren. Mit der Hilfe von Kollegen aus neuen geografischen Zonen wäre es jedoch ein Vergnügen, die Anwendung von WindMap über die bestehenden Regionen hinaus zu erweitern.


Links
  1. SRTM website: http://srtm.csi.cgar.org/
  2. Regtherm overview: http://www.shv-fsvl.ch/f/wetter/archiv/0304.htm
  3. Some links to Topterm:
  4. Aktion „Hotspots“ des DWD: http://www.dwd.de/de/SundL/Luftfahrt/aktuell/hotspot.htm
  5. SeeYou®: http://www.naviter.si/
  6. Eine Website die auch Windkarten anbietet: Meteoblue
  7. Meteorologie-Panel von OSTIV
  8. Google Earth: http://earth.google.com
  9. Simulation von IGC-Flugfiles auf Google Earth: http://ywtw.de/igcsimen.html

Kontakt
Falls Sie interessante Kommentare oder Vorschläge machen möchten, oder wenn Sie noch Fragen haben,
wenden Sie sich per E-mail an Beda Sigrist.
   

Société d'aviation de la Gruyère S.A. CH-1663 Epagny Tél:++41.(0)26.921.00.40 / Fax:++41.(0)26.921.00.44
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