Một dự án của những người đam mê sử dụng dữ liệu theo dõi máy bay để xây dựng mô hình thời tiết đã khơi dậy những cuộc thảo luận thú vị về các phương pháp khí tượng học phi truyền thống. Dự án này chứng minh cách các tín hiệu ADS-B không mã hóa từ máy bay thương mại có thể được xử lý để tạo ra bản đồ gió có thể sánh ngang với các hệ thống dự báo chuyên nghiệp.
Yêu cầu thiết bị
- Dongle RTL-SDR và ăng-ten: Dưới 100 USD
- Tần số ADS-B : 1090 MHz
- Phần mềm: readsb để giải mã tin nhắn
- Xử lý dữ liệu: 300 hạt cho mỗi máy bay trong mô hình mô phỏng
Các dịch vụ thời tiết chuyên nghiệp đã tận dụng dữ liệu máy bay
Ngành hàng không đã âm thầm cách mạng hóa dự báo thời tiết trong nhiều năm. Các công ty như Flyht , đã mua lại Panasonic Weather Solutions , đã phát triển các hệ thống tinh vi sử dụng cảm biến TAMDAR được gắn trên máy bay thương mại. Những cảm biến này ghi lại các điều kiện khí quyển ở nhiều độ cao khác nhau khi máy bay leo lên và hạ cánh, tạo ra các hồ sơ dọc chi tiết về các mô hình thời tiết.
Trong mùa bão một vài năm trước, mô hình PWS đã vượt trội hơn các dự đoán đường đi bão từ nhiều tổ chức khác về mặt độ chính xác, cùng với nhiều yếu tố khác.
Công nghệ này đã chứng minh giá trị của mình trong các sự kiện thời tiết quan trọng, cho thấy rằng dữ liệu khí tượng dựa trên máy bay có thể vượt qua các phương pháp dự báo truyền thống trong một số tình huống nhất định.
Các ứng dụng sáng tạo ngoài việc lập bản đồ gió
Cộng đồng đã xác định được một số cách sử dụng sáng tạo cho dữ liệu bộ phát sóng máy bay. Bằng cách so sánh các số đọc độ cao khí áp từ bộ phát sóng Mode C với dữ liệu độ cao GPS từ tín hiệu ADS-B , có thể tạo ra bản đồ áp suất khí quyển. Kỹ thuật này sử dụng cùng một máy bay làm điểm tham chiếu, khớp dữ liệu thông qua định danh địa chỉ Mode S .
Các lệch hướng đường bay cũng tiết lộ thông tin có giá trị. Các phi công thường xuyên thay đổi tuyến đường của họ dựa trên radar thời tiết trên máy bay để tránh bão, tạo ra các mô hình có thể theo dõi giúp xác định và lập bản đồ các hệ thống thời tiết khắc nghiệt theo thời gian thực.
So sánh Hiệu suất Mô hình
- Bộ dữ liệu thử nghiệm: 1.84 GB bao phủ ngày 30 tháng 4, 2024
- Số máy bay mỗi khung hình: ~650 máy bay
- Kích thước bước mô phỏng: 15 phút
- Độ chính xác tốc độ gió: Mô hình dự đoán 50 m/s so với tham chiếu 152 km/h trên vùng biển Địa Trung Hải
- So sánh độ cao: ~11km (máy bay) so với 10,500m (dữ liệu tham chiếu 250 hPa)
 |
|---|
| So sánh các hình ảnh trực quan dữ liệu thời tiết thể hiện các thông số khí tượng và mô hình gió khác nhau |
COVID-19 tiết lộ sự phụ thuộc vào dự báo thời tiết
Đại dịch đã cung cấp một thí nghiệm tự nhiên bất ngờ trong khí tượng học dựa trên máy bay. Khi các chuyến bay thương mại giảm 75% trong những tháng đầu năm 2020, các dịch vụ thời tiết ban đầu lo lắng về việc thiếu hụt dữ liệu ảnh hưởng đến độ chính xác dự báo. Tuy nhiên, nghiên cứu sau đó cho thấy rằng mặc dù có sự giảm đáng kể trong quan sát máy bay, chất lượng dự báo vẫn ổn định một cách đáng ngạc nhiên, cho thấy rằng các hệ thống khí tượng truyền thống tỏ ra có khả năng phục hồi tốt hơn dự kiến.
Tác động của COVID-19 đến Dữ liệu Thời tiết Hàng không
- Báo cáo từ máy bay giảm 75% từ giữa tháng 3 đến giữa tháng 4 năm 2020
- Sự phục hồi bắt đầu vào tháng 5 năm 2020
- Kỹ năng dự báo không cho thấy sự suy giảm rõ ràng nào mặc dù mất dữ liệu
- Không phát hiện tác động kinh tế đáng kể nào từ việc giảm quan sát
Các ứng dụng hàng hải cho thấy tiềm năng
Thành công với dữ liệu máy bay đã khơi dậy sự quan tâm đến các phương pháp tương tự cho thời tiết hàng hải. Các tàu được trang bị máy phát AIS (Hệ thống nhận dạng tự động) có thể cung cấp dữ liệu thời tiết đại dương bằng các kỹ thuật tương tự, mặc dù động lực khác nhau của các nền tảng trên biển sẽ yêu cầu các phương pháp được điều chỉnh.
Dự án này chứng minh cách công nghệ dễ tiếp cận - một dongle RTL-SDR có giá dưới 100 đô la Mỹ - có thể mở khóa những hiểu biết khí tượng tinh vi từ các luồng dữ liệu công khai, mở ra những khả năng mới cho cả những người đam mê và các dịch vụ thời tiết chuyên nghiệp.
Tham khảo: Weather Model based on ADS-B