โครงการของนักสมัครเล่นที่ใช้ข้อมูลการติดตามเครื่องบินเพื่อสร้างแบบจำลองสภาพอากาศได้จุดประกายการอภิปรายที่น่าสนใจเกี่ยวกับแนวทางอุตุนิยมวิทยาที่แปลกใหม่ โครงการนี้แสดงให้เห็นว่าสัญญาณ ADS-B ที่ไม่ได้เข้ารหัสจากเครื่องบินพาณิชย์สามารถประมวลผลเพื่อสร้างแผนที่ลมที่สามารถแข่งขันกับระบบพยากรณ์อากาศระดับมืออาชีพได้
ข้อกำหนดอุปกรณ์
- RTL-SDR dongle และเสาอากาศ: ราคาไม่เกิน 100 ดอลลาร์สหรัฐ
- ความถี่ ADS-B : 1090 MHz
- ซอฟต์แวร์: readsb สำหรับการถอดรหัสข้อความ
- การประมวลผลข้อมูล: 300 อนุภาคต่ออากาศยานในแบบจำลองการจำลอง
บริการสภาพอากาศระดับมืออาชีพใช้ประโยชน์จากข้อมูลเครื่องบินอยู่แล้ว
อุตสาหกรรมการบินได้ปฏิวัติการพยากรณ์อากาศอย่างเงียบ ๆ มาหลายปีแล้ว บริษัทอย่าง Flyht ซึ่งเข้าซื้อกิจการ Panasonic Weather Solutions ได้พัฒนาระบบที่ซับซ้อนโดยใช้เซ็นเซอร์ TAMDAR ที่ติดตั้งบนเครื่องบินพาณิชย์ เซ็นเซอร์เหล่านี้บันทึกสภาพชั้นบรรยากาศในระดับความสูงต่าง ๆ ขณะที่เครื่องบินขึ้นและลง สร้างโปรไฟล์แนวตั้งของรูปแบบสภาพอากาศอย่างละเอียด
ในช่วงฤดูพายุเฮอริเคนเมื่อหลายปีก่อน แบบจำลอง PWS มีประสิทธิภาพเหนือกว่าการทำนายเส้นทางพายุเฮอริเคนจากหลายองค์กรอื่น ๆ ในแง่ของความแม่นยำ เป็นต้น
เทคโนโลยีนี้พิสูจน์คุณค่าของมันในช่วงเหตุการณ์สภาพอากาศที่สำคัญ แสดงให้เห็นว่าข้อมูลอุตุนิยมวิทยาจากเครื่องบินสามารถเหนือกว่าวิธีการพยากรณ์แบบดั้งเดิมในบางสถานการณ์
การประยุกต์ใช้อย่างสร้างสรรค์นอกเหนือจากการทำแผนที่ลม
ชุมชนได้ระบุการใช้งานที่นวัตกรรมหลายอย่างสำหรับข้อมูลเครื่องส่งสัญญาณเครื่องบิน โดยการเปรียบเทียบการอ่านค่าความสูงจากความดันบรรยากาศจากเครื่องส่งสัญญาณ Mode C กับข้อมูลความสูง GPS จากสัญญาณ ADS-B ทำให้สามารถสร้างแผนที่ความดันบรรยากาศได้ เทคนิคนี้ใช้เครื่องบินลำเดียวกันเป็นจุดอ้างอิง โดยจับคู่ข้อมูลผ่านตัวระบุแอดเดรส Mode S
การเบี่ยงเบนเส้นทางการบินยังเผยให้เห็นข้อมูลที่มีค่า นักบินปรับเปลี่ยนเส้นทางเป็นประจำตามเรดาร์สภาพอากาศบนเครื่องเพื่อหลีกเลี่ยงพายุ สร้างรูปแบบที่สามารถติดตามได้ซึ่งอาจช่วยระบุและทำแผนที่ระบบสภาพอากาศรุนแรงแบบเรียลไทม์
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของโมเดล
- ชุดข้อมูลทดสอบ: 1.84 GB ครอบคลุมวันที่ 30 เมษายน 2024
- จำนวนอากาศยานต่อเฟรม: ~650 ลำ
- ขนาดขั้นตอนการจำลอง: 15 นาที
- ความแม่นยำของความเร็วลม: โมเดลทำนาย 50 m/s เทียบกับค่าอ้างอิง 152 km/h เหนือทะเล Mediterranean
- การเปรียบเทียบความสูง: ~11km (อากาศยาน) เทียบกับ 10,500m (ข้อมูลอ้างอิง 250 hPa)
 |
|---|
| การเปรียบเทียบการแสดงผลข้อมูลสภาพอากาศที่แสดงให้เห็นพารามิเตอร์ทางอุตุนิयมวิทยาและรูปแบบลมที่แตกต่างกัน |
COVID-19 เผยให้เห็นการพึ่งพิงของการพยากรณ์อากาศ
การระบาดใหญ่ได้ให้การทดลองทางธรรมชาติที่ไม่คาดคิดในอุตุนิยมวิทยาจากเครื่องบิน เมื่อเที่ยวบินพาณิชย์ลดลง 75% ในช่วงต้นปี 2020 บริการสภาพอากาศเริ่มแรกกังวลเกี่ยวกับการขาดแคลนข้อมูลที่จะส่งผลต่อความแม่นยำของการพยากรณ์ อย่างไรก็ตาม งานวิจัยภายหลังแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีการลดลงอย่างมากในการสังเกตการณ์จากเครื่องบิน คุณภาพการพยากรณ์ยังคงมีเสถียรภาพอย่างน่าประหลาดใจ ชี้ให้เห็นว่าระบบอุตุนิยมวิทยาแบบดั้งเดิมมีความยืดหยุ่นมากกว่าที่คาดไว้
ผลกระทบของ COVID-19 ต่อข้อมูลสภาพอากาศจากเครื่องบิน
- รายงานจากเครื่องบินลดลง 75% ตั้งแต่กลางเดือนมีนาคมถึงกลางเดือนเมษายน 2020
- การฟื้นตัวเริ่มขึ้นในเดือนพฤษภาคม 2020
- ทักษะการพยากรณ์ไม่แสดงการเสื่อมสภาพที่ชัดเจนแม้จะสูญเสียข้อมูล
- ไม่พบผลกระทบทางเศรษฐกิจที่สำคัญจากการลดลงของการสังเกตการณ์
การประยุกต์ใช้ทางทะเลแสดงให้เห็นความหวัง
ความสำเร็จกับข้อมูลเครื่องบินได้จุดประกายความสนใจในแนวทางที่คล้ายกันสำหรับสภาพอากาศทางทะเล เรือที่ติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณ AIS (Automatic Identification System) อาจให้ข้อมูลสภาพอากาศในมหาสมุทรโดยใช้เทคนิคที่เปรียบเทียบได้ แม้ว่าพลวัตที่แตกต่างของแพลตฟอร์มทางทะเลจะต้องการวิธีการที่ปรับให้เหมาะสม
โครงการนี้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีที่เข้าถึงได้ - ดองเกิล RTL-SDR ที่มีราคาต่ำกว่า 100 ดอลลาร์สหรัฐ - สามารถปลดล็อกข้อมูลเชิงลึกทางอุตุนิยมวิทยาที่ซับซ้อนจากสตรีมข้อมูลที่เปิดให้ใช้งานสาธารณะ เปิดความเป็นไปได้ใหม่สำหรับทั้งนักสมัครเล่นและบริการสภาพอากาศระดับมืออาชีพ
อ้างอิง: Weather Model based on ADS-B