Meteorologie

De atmosfeer

De atmosfeer bestaat uit een heleboel verschillende gassen. Stikstof (78%) en zuurstof (21%) zijn de voornaamste gassen die je in de atmosfeer tegenkomt; de overige 1% bestaat uit allerlei andere gassen zoals argon, kooldioxide en waterstof. Daarnaast is de atmosfeer opgedeeld in 5 lagen: de troposfeer, stratosfeer, mesosfeer, thermosfeer en ionosfeer. De meeste vluchten van luchtvaartuigen vinden plaats in de troposfeer, de onderste laag.

De effecten van het weer op een onbemand luchtvaartuig

Weersomstandigheden kunnen grote invloed hebben op de prestaties van een luchtvaartuig. De meeste weersomstandigheden waarmee je als piloot te maken krijgt, zijn de wind, de temperatuur, het zicht, de luchtdichtheid en zonneactiviteit. Elke omstandigheid heeft een eigen specifieke invloed.

Luchtdruk en luchtdichtheid

Luchtdruk is de kracht die het gewicht van een luchtkolom in de atmosfeer uitoefent op een oppervlak. De luchtdruk is afhankelijk van de dichtheid en de samenstelling van de lucht. De zogenaamde viscositeit (stroperigheid) van de lucht is afhankelijk van de luchtdruk en de temperatuur. Hoe groter de hoogte boven het aardoppervlak, hoe kleiner het gewicht van de resterende luchtkolom zal zijn. De luchtdruk neemt dus af met het toenemen van de hoogte. Luchtdichtheid is het gewicht van lucht per kubieke meter.

Zowel de luchtdruk als de luchtdichtheid zijn van belang voor een luchtvaartuig. Bij een lage luchtdichtheid zijn er relatief weinig luchtdeeltjes per kubieke meter. In vergelijking met een hogere luchtdichtheid zal een propeller relatief harder moeten draaien om dezelfde liftkracht te kunnen opwekken. Voor een luchtvaartuig met vaste vleugels geldt dat bij een gelijke vliegsnelheid het luchtvaartuig minder lift opwekt in een omgeving met een lagere luchtdichtheid.

Wind

Wind is een natuurlijke luchtbeweging van de atmosfeer. Wind ontstaat door horizontale verschillen in de luchtdruk, waarna de kracht en de richting worden beïnvloed door de draaiing van de aarde en eventueel de wrijving met het aardoppervlak. Hierdoor heeft wind invloed op de snelheid, positie en de energie van het onbemande luchtvaartuig. Houd er rekening mee dat hoge- en lagedrukgebieden altijd op grondniveau worden gedefinieerd. De snelheid van de wind is afhankelijk van het drukverschil. Op de weerkaart worden punten met gelijke luchtdruk met elkaar verbonden door middel van een lijn, een zogenaamde isobaar. Als de ruimte tussen twee isobaren groot is, betekent dit dat er een lichte wind is; is de tussenruimte klein, dan is er veel wind.

Door de rotatie van de aarde krijgen weerssystemen op het Noordelijk halfrond een afwijking naar rechts en op het Zuidelijk halfrond naar links. Dit wordt ook wel het corioliseffect genoemd. Dit effect zorgt ervoor dat op het noordelijk halfrond de lucht:

·        in een hogedrukgebied met de klok mee draait;

·        in een lagedrukgebied tegen de klok in draait;

Voor het zuidelijk halfrond geldt het tegenovergestelde. Lucht stroomt dus nooit in een rechte lijn van een hoge- naar een lagedrukgebied, maar altijd in een spiraalvorm. Op het noordelijk halfrond ruimt de wind met toenemende hoogte. Dat betekent dat naarmate je hoger gaat vliegen de wind naar rechts draait. Als op de grond de wind vanuit de richting 270 waait, waait deze op enige hoogte mogelijk de richting 300 of 330. Op het zuidelijk halfrond geldt het omgekeerde. Dan krimpt de wind met de hoogte.

Windmetingen

Er worden continu windmetingen verricht, waarvan de resultaten in weerberichten worden opgenomen. Wind wordt gekenmerkt door zijn richting en snelheid De windrichting geven we weer op basis van de richting (noord, oost, zuid, west) waaruit hij waait, de snelheid van de wind wordt in de luchtvaart in "knopen" uitgedrukt. Een noorderwind betekent dat de wind van noord naar zuid waait.

Een middel om de windrichting en -snelheid aan te geven is een windzak. Dit zijn de rood-wit gestreepte zakken die je vaak op luchthavens ziet. ledere strook staat gelijk aan een windsnelheid van 5 knopen. Een nauwkeurige meting van de windsnelheid wordt vaak gedaan meteen anemometer. Deze werkt vaak op basis van roterend cups of propellers. De windsnelheid wordt ook vaak gemeten op de schaal van Beaufort. Dat is een meeteenheid voor de intensiteit aan de hand van de gemiddelde windsnelheid, berekend over een periode van 10 minuten op een hoogte van 10 meter boven het waarnemingsstation.

Op een weerkaart herken je informatie over de wind aan de volgende symbolen:

·        Een wijzer met symbolen geeft de richting aan in graden.

·        Een half streepje komt overeen met een windsnelheid van 5 knopen.

·        Een heel streepje komt overeen met een windsnelheid van 10 knopen.

·        Een driehoekje komt overeen met een windsnelheid van 50 knopen.

Je kunt de windkracht in Beaufort met een simpele rekensom terugrekenen naar het aantal knopen. Je vermenigvuldigt hierbij de windsnelheid op de schaal van Beaufort met 5 en trekt daar vervolgens 5 vanaf. Dus als de windsnelheid 5 is op de schaal van Beaufort, dan is dit 20 knopen. Van knopen naar Beaufort tel je eerst 5 op bij het aantal knopen en deel je deze vervolgens door 5.

Soorten wind

Wind kan voor het vliegen met een onbemand luchtvaartuig zeer verraderlijk zijn. De wind is zeer afhankelijk van de omgeving. Het ontstaan van verschillende soorten wind is dus ook een gevolg van de omgeving.

Land- en zeewind

Zeewind is een wind die op een zonnige warme dag met in het algemeen weinig wind vanuit zee plotseling kan opsteken. Tussen de lucht boven de koude zee en het veel warmere land ontstaan luchtdrukverschillen die aan de grond een luchtstroom uit zee veroorzaken.

Landwind is een lokale wind die van land naar zee waait. In de nacht koelt het land sneller af dan de zee, hierdoor ontstaat boven het land een relatief hogere luchtdruk dan boven zee. De wind zal dan vanaf dit hogere drukgebied naar het lagere drukgebied boven zee waaien.

Dal- en bergwind

Dalwind is een warme wind die overdag vanuit het dal bergopwaarts waait. Dalwind ontstaat doordat de lucht aan de grond in het dal overdag door de zon sterker wordt verwarmd dan de lucht daarboven. Doordat warme lucht lichter is dan koude lucht, stijgt de warme lucht op langs de berghellingen.

Bergwind is een koude wind en waait tijdens de avond/nacht vanaf de bergen naar het dal. Na zonsondergang koelt de lucht tegen de berghelling sterker af dan in het dal. Er ontstaat dan een koude luchtstroming vanaf de berghelling naar het dal.

Windschering

Een zeer lokale en plotselinge verandering van windrichting of windsnelheid noemen we een windschering. Een windschering ontstaat veelal uit onweerswolken, ook wel cumulonimbus (afgekort: Cb) genoemd. Dit zijn sterk verticaal ontwikkelende wolken met een donkere basis en witte randen. Vanuit deze wolken valt vaak zware regen en/of hagel en is er mogelijk onweer. Dit gaat vaak gepaard met een lokale neerwaartse koude luchtstroming, ook wel downburst genoemd, die vlakbij cumulonimbus naar de grond stroomt. De neerwaartse luchtstroming wordt meegenomen door de hagel en de regen en vlak bij de grond stroomt deze lucht alle kanten uit. Dit kan ervoor zorgen dat de wind 180° draait ten opzichte van de reeds aanwezige wind. Voor een onbemand luchtvaartuig kan dit zeer gevaarlijk zijn, aangezien de wind voor de piloot nu moeilijk is in te schatten.

Turbulentie

Turbulentie ontstaat als een luchtstroom met obstakels, hindernissen of andere luchtstromen botst en daardoor wervelingen ontstaan.

Temperatuur

De aarde ontvangt continu eenzelfde hoeveelheid zonnewarmte. De temperatuur op een bepaalde plaats hangt echter af van de invalshoek van de zonnestralen Hoe hoger de stand van de zon is, hoe meer warmte er per cm2 invalt. Andersom geldt dat hoe lager de stand van de zon is, hoe minder warmte er per cm2 invalt. De invalshoek van zonlicht is seizoensgebonden en vindt zijn oorsprong in de beweging van de aarde om de zon en de hoek van de rotatie-as van de aarde. In de winter is de invalshoek flauw en schijnt de zon maar kort, waardoor de warmte beperkt is. In de zomer schijnt de zon langer en is de invalshoek groter, waardoor het warmer is. Warmte en kou kunnen invloed hebben op zowel de apparatuur als de piloot. Als een accu bijvoorbeeld te koud is, functioneert deze niet goed. En als de temperatuur van de accu te hoog is, ontstaat er kans op storing in de cellen. Ook voor een piloot geldt dat een te warme of te koude omgeving invloed kan hebben op diens presteren.

Zicht

Zicht wordt door de ICAO gedefinieerd als "De grootste afstand waarop een zwart object van bepaalde afmetingen, op geringe hoogte van de grond, kan worden waargenomen en herkend wanneer het wordt geobserveerd tegen een heldere achtergrond" en als "De grootste afstand waarop een lichtbron van 1000 candela kan worden waargenomen en geidentificeerd tegen een onverlichte achtergrond." Het zicht van de piloot op een onbemand luchtvaartuig kan door zowel wolken als mist worden belemmerd.

Wolken

Een wolk ontstaat doordat opstijgende lucht afkoelt en hierdoor de relatieve vochtigheid toeneemt. Een bepaald volume lucht kan maar een bepaalde hoeveelheid vocht opnemen. Als de lucht blijft stijgen, en dus afkoelen, bereikt deze de maximale dampspanning en het dauwpunt. Hierdoor ontstaan dauwdruppels die de wolk vormen. Hoe intenser de afkoeling, hoe groter en beter de wolk vanaf de grond wordt gezien. Als piloot is het belangrijk om twee soorten wolken te herkennen:

Cumulus

·        Normale wolk, ook wel schaapwolken genoemd

·        Dik, wit

·        Hangt relatief laag

Cumulonimbus

·        Bbuienwolk

·        Ontstaat vrij plotseling

·        Donkere basis en witte randen

·        Levensduur van ongeveer 30 tot 90 minuten

Mist en nevel

Als het zicht minder dan 1 kilometer bedraagt, wordt er gesproken over mist. Ligt het zicht tussen de 1000 en 5000 meter, dan spreken we van nevel. Nevel doet zich vooral voor bij inversie van een hogedrukgebied en in de warme sector van een lagedrukgebied. Er zijn verschillende soorten mist.

Frontale mist

Frontale mist is een bijzondere vorm van verdampingsmist. De frontale mist ontstaat doordat neerslag in een lagere en koudere luchtmassa valt. De lager gelegen koude luchtmassa raakt door de extra neerslag verzadigd en hierdoor treedt mistvorming op. Frontale mist tref je dus voornamelijk aan in de buurt van een warmtefront, tevens kan de mist zeer dicht zijn en grote oppervlakken bedekken.

Advectiemist

Advectiemist ontstaat wanneer een vochtige en relatief warme luchtmassa boven een zeer koude ondergrond komt. De koude bodem koelt de luchtmassa af en wanneer de lucht verzadigd is van waterdamp ontstaat er mist.

Stralingsmist

De grond die overdag wordt opgewarmd door de zon, straalt de warmte s 'nachts opnieuw de atmosfeer in. De lucht dichtbij de grond koelt hierdoor af door conductie. Als de lucht voldoende is afgekoeld bereikt de lucht het dauwpunt en wordt er mist gevormd. Deze vorming van mist wordt stralingsmist genoemd. Stralingsmist ontstaat vooral in de winter bij wolkeloze nachten en bij lage windsnelheden.

Regenmist

Regenmist ontstaat als er regen naar beneden valt die geheel of gedeeltelijk verdampt in de lucht waar deze doorheen valt. De warmte die daarvoor nodig is, wordt aan de lucht onttrokken, koelt daarbij af en kan verzadigd raken. Dit misttype treedt soms op bij fronten en op andere grenzen tussen twee luchtstromen met een verschillende temperatuur en vochtigheid die in een smalle zone gemengd worden (dat heet frontmist) Dit lijkt op laaghangende bewolking die tot op de grond zakt en waarin het zicht zeer slecht is.

Zonneactiviteit

De KP- index is een index van geomagnetisme, dat een gevolg is van zonneactiviteit. De zonneactiviteit kan het GNSS-signaal van het onbemande luchtvaartuig verstoren. De KP-index loopt van 0 tot 9. Een waarde van 0 tot 3 heeft geen gevolgen voor het gps-signaal; van 3 tot 5 bestaat er een kans op verstoring en vanaf 5 wordt er geadviseerd om niet te vliegen in verband met een (geo) magnetische storm.

Thermiek

Met thermiek wordt een lokale, stijgende luchtstroom bedoeld die wordt veroorzaakt door opstijgende warme lucht. Deze opstijgende lucht ontstaat doordat bepaalde aardoppervlakken sneller opwarmen dan andere. Denk bijvoorbeeld aan gras en asfalt. Dit veroorzaakt een onregelmatige verticale luchtstroom die een ongewenst effect kan hebben op de bestuurbaarheid van het onbemande luchtvaartuig tijdens het vliegen, opstijgen en landen.

Weersinformatie verkrijgen

Alle luchtvaartuigen die op lagere hoogten vliegen, of het nu gaat om kleine vliegtuigen, micro lights vliegtuigen, helikopters of onbemande luchtvaartuigen, zijn kwetsbaar voor ongunstige weersomstandigheden vanwege een combinatie van factoren. Deze factoren zijn onder andere de lichte structuur an het basale instrumentarium van het luchtvaartuig zelf, beperkte training van de piloot in ongunstige omstandigheden en de aard van de operationele ondersteuning door de luchtverkeersleiding en de meteorologische diensten. Fouten door de piloot zijn veruit de belangrijkste factor bij luchtvaartongevallen, waarvan aan het weer gerelateerde fouten van de piloot het grootste deel uitmaken. Het is daarom van belang dat piloten weten waar ze geschikte weersinformatie kunnen krijgen, hoe ze die moeten interpreteren en hoe die betrekking heeft op hun vlucht en op het luchtvaartuig dat ze gebruiken.

Hoewel weersvoorspellingen van de televisie, de radio en het web voor velen voldoende zijn, zijn voor de luchtvaart, tijdige en accurate voorspellingen nodig die bovenal meer informatie geven over de toestand van de lucht waar het luchtvaartuig doorheen vliegt. Voor kleine luchtvaartuigen die dicht bij de grond opereren kan een eenvoudige voorspelling voldoende zijn. In veel gevallen echter zal een meer accurate en tijdige voorspelling het mogelijk maken een vlucht zonder veel verstoring effectief uit te voeren of te annuleren.

Daarnaast heeft de luchtvaartgemeenschap het voordeel dat ze lokale luchthavens kunnen raadplegen: u kunt weersinformatie vinden in hun briefingrooms. Tevens wordt voortdurend een ATIS-uitzending (Automatic Terminal Information Service) op een bepaalde radiofrequentie verzorgd met weersinformatie voor bepaalde luchthavens. De informatie wordt ieder uur bijgewerkt of vaker als het weer dat noodzakelijk maakt.

In de handleiding van het onbemande luchtvaartuig staan alle limieten voor onder andere wind, temperatuur en regen beschreven. Aan de hand van een recent Meteorological Aerodrome Report (METAR) of een Terminal Aerodrome Forecast (TAF) kun je als piloot bepalen of er kan worden gevlogen.

Een METAR of TAF heeft altijd een beperkte geldigheidsduur en het kan dus zijn dat er tijdens een vlucht regelmatig een nieuw METAR of TAF dient te worden geraadpleegd. Een METAR is een weerswaarneming en een TAF is een weersverwachting. Zie bijlage 3 voor meer uitleg en voorbeelden over TAF en METAR.

De METAR en TAF bevatten onder meer gegevens over:

·        het gebied en de tijdsduur van het weerbericht

·        windrichting en -kracht op verschillende hoogtes

·        hoogte van de bewolking en horizontaal zicht

·        neerslag

·        temperatuur

Als piloot is het echter ook zeer belangrijk om de actuele weersomstandigheden in de gaten te houden. Vertrouw hier op de informatie vanuit weerapps en gebruik ook je gezonde verstand.