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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.
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Hangwindkarten
Eine Ergänzung
zu TherMap
Français - English
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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
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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
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46° 00'’ N /
16° 20’ E
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FR Alpen
|
47° 30'’ N /
05° 00’ E
|
43°
00'’ N / 07° 30’ E
|
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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
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|
Apennin Mitte
|
43° 30'’ N /
11° 30’ E
|
41° 00'’ N /
15° 00’ E
|
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| 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.
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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.
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.
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 gegen Vorauszahlung
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.
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.
Falls Sie interessante Kommentare oder Vorschläge
machen möchten, oder wenn Sie noch Fragen haben,
wenden Sie sich per E-mail
an Beda Sigrist.
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