Teknik som räddar världen: System som säkrar luften

Utan väderprognoser skulle vår värld vara mycket farligare. Det finns alltså anledning till att Statens Meteorologiska Centralanstalt bildades 1874 och att sjöfarten fortfarande är intresserad av sjöväderrapporten. Man har funnit att färre dör på världshaven om man i förväg vet när stormarna kommer. Där har superdatorer ett definitivt övertag över värkande knän och Bondepraktikan.

Striden här i Skandinavien tycks stå mellan två webbsidor: smhi.se och norska yr.no. De lämnar i många fall radikalt olika prognoser. Man kan fråga sig vad det beror på, och det frågar sig norska Meteorologisk Institutt som står bakom yr.no också. Jag frågade den norska pressansvariga om det en gång och hon hade ingen aning, eftersom båda organisationerna kör med samma klimatmodell, Hirlam. Hon trodde det var en myt, eftersom norrmännen tycker tvärtom, alltså att SMHI:s prognoser är bättre.

Alla kan prata väder utan att trampa någon annan på tårna. Det har visat sig att väder och väderinformation är helt prestigelöst, vilket märkligt nog resulterat i ett överstatligt samarbete och datautbyte om väder globalt och helt utan kostnad.

Automatisk meteorologi

Väder är egentligen väldigt enkelt. Atmosfären följer den allmänna gaslagen – om luften blir varmare på ett ställe utvidgar den sig och flyttar till något annat ställe där den får plats. Det blåser, skulle vi säga. I flytten tar luften med sig fukten, alltså molnen. Det här är enkelt att beräkna på en dator.

Men sedan kommer corioliseffekten in, som får vädret att röra sig i spiraler. ”Corioliskraften har ett avgörande inflytande på strömningar i atmosfären och haven genom sin tendens att överföra horisontella rörelser till cirkelrörelser” säger Wikipedia.

Utan corioliseffekten skulle vi inte ha mycket till väder. Kraften verkar bara på stora avstånd, inte i badkarsavloppet. Vädret är ”stora avstånd”. När luften far fram i spiraler, krockar den och bildar virvlar och då är det kört.

Sedan tillkommer lokala fenomen som bergskedjor, hav och skogar, med olika värmeabsorption och fuktreserver. Det är där superdatorerna kommer in.

Med det här arbetar Hirlam, High resolution limited area model, en öppen källkod-modell som SMHI exekverar på sina superdatorer. Den skapar en ny väderbild var sjätte timme, som vem som helst kan se på SMHI:s webbplats, tillsammans med prognoser för längre tid i form av en rörlig karta.

Kartan på SMHI:s webbplats.

Dessutom meddelar SMHI israpporter till isbrytarna och flygväder till flygplatserna. Flygväderprognoserna är mycket mer detaljerade än de som lämnas till allmänheten.

Indataproblemet

Man måste veta exakt hur vädret är nu, för att kunna lägga in det i en beräkningsmodell och försöka få reda på vad som kommer att hända om ett par timmar.

En av SMHI:s markväderstationer.

Man behöver alltså heltäckande indata. På marken är det lätt. Där har SMHI massor av sådana här automatiska väderstationer. Med är svårare att få indata på en kilometer och på tio kilometers höjd? En liten väderballong två gånger om dagen kan knappast täcka lufthavet i Sverige, eller i världen. Läs mer om Hirlam och bristen på indata i vår tidigare artikel "Så presenteras norskt väder åt yr.no".

Det finns andra klimatmodeller också, som ALADIN. Men ingen klimatmodell kan alltså fungera utan indata. Hur ska man ordna tillförlitliga indata?

Trafikverkets hundratals mätstationer

Trafikverket över 700 fasta väderstationer längs våra större vägar, sammankopplat i nätverket Vvis, som också bara hämtar in väderdata i marknivå och lämnar detta vidare till SMHI.

En av Trafikverkets mätstationer.

En typisk vägväderstation är utrustad med regn- och snömätare, vindstyrke- och vindriktningsmätare och mätare för temperatur och luftfuktighet. Viss specialutrustning för vägbruk finns också, som instrument som kan se snö och is på vägen. Dessutom finns vägkameror som används för att betrakta trafikläget.

Karta från Trafikverkets webbplats.

Även detta resulterar i en karta över väderläget, som du kan titta hos Trafikverket. Där visas även fakta som är specifik för vägsäkerheten, som information om vägarbeten, trafikolyckor och andra trafikstörningar.

Acars – livsviktigt i luften

Det är bland annat för att det är så svårt att få väderdata på hög höjd som man skapat Acars, Aircraft communications addressing and reporting system. Flygplanen som far omkring i lufthavet passerar alla luftlager som är av intresse för meteorologin, så flygbolagen har utrustat sina plan med meteorologiska instrument som rapporterar vädret som de passerar tillbaka till marken. Trafikflygplan skickar ned väderrapporter automatiskt, om bland annat temperatur, vindriktning, molntäcke och höjd.

Titta på Delta Airlines rapportkarta på deras webbplats. Klicka på ett flygplan och du får dess Acars-status. Just planet på bilden ovan ska från Salt Lake City till Boston och flyger därför nästan rakt österut (85 grader) på drygt 35 000 fots höjd i mach 0,78, svagt stigande med 16 fot per minut. Starta gärna samma karta i Google Earth och se flighterna globalt.

Acars skapades ursprungligen för att lämna exakta uppgifter om huruvida flygplanet finns i gaten, har rullat ut, eller befinner sig i luften (de uppgifterna kallas oooi – akronym för ”out of the gate, off the ground, on the ground and into the gate”), men fortsätter också med att lämna en ständig ström av tekniska data kring flygplanets hälsa, som bränsleförbrukning, höjd, position, och som sagt vädret.

Acars kan rädda liv, i och med att man vet var flygplanet finns hela tiden. Systemet rapporterar normalt till ett nät av markstationer, men över haven där det inte ens finns sekundärradartäckning, rapporterar det via Inmarsat-satellit.

Så här kan väderrapporter från trafikflygplan se ut efter ett par timmars insamling.

På Malaysia Airlines flygning MH370 valde man att stänga av Acars och låta bli att svara flygtrafikkontrollen när man gjorde konstiga höjdmanövrer. Planet försvann någonstans över Indiska oceanen. Men vad piloten inte kunde stänga av var själva satellittransceivern, sdu – satellite data unit, som satt ovanpå planet, som skulle vidarebefordra Acars-meddelandena. Sdu kan inte självmant rapportera någon position, men den kan svara att ”jag finns”, alltså så kallad handskakning, och av det kan man få ungefärliga positionsdata med hjälp av pejling.

Sdu skickar själv en handskakning om något allvarligt händer ombord, som till exempel strömavbrott. Så skedde i fallet MH370, varför man antar att motorerna slutligen stannat av bränslebrist, men att en nödgenerator efter ett tag fälldes ut och började producera nödström, vilket gav upphov till en allra sista handskakning. Den här sista rapporten är också den som definierade sökområdet i Indiska oceanen.

MH370:s sekundärradartransponder (se vår tidigare artikel i ämnet) stängdes av manuellt medan planet var inom malaysisk radars täckningsområde och reserven slogs inte på. Den enda anledningen till att stänga av en radartransponder är om den fattat eld. Men då borde man slå på reserven. Det är därför man har reserver. Dessutom borde men meddela markkontrollen.

Flyg som försvinner spårlöst

Man kan tycka att det är märkligt att ett flygplan bara kan försvinna totalt, utan minsta spår. Hur är det möjligt för besättningen att manipulera flera säkerhetsfunktioner på detta sätt?

Luftfartsorganisationen IATA är inte nöjd. Företaget bakom den brittiska satellittjänsten Inmarsat har startat ett projekt för att hitta på en metod för global spårning av flygplan som avviker från kursen. Den har ännu inte fått något namn, men uppenbarligen ska position och röstkommunikation i cockpit strömmas i realtid via satellit till marken, tillsammans med Acars-data. Man avser att använda befintlig maskinvara, ett transpondersystem kallat ads-c, som majoriteten av alla trafikflygplan redan har. Inmarsat kommer att tillhandahålla den här spårningstjänsten gratis via sina satelliter. Läs mer på Inmarsats webbplats.

Se där, ytterligare ett tekniskt system som räddar världen.