Nye rumvejrrådgivninger tjener luftfarten

Et nyt internationalt rådgivningssystem arbejder på at holde flybesætning og passagerer sikre mod rumvejrpåvirkninger, delvist takket være indsatsen fra et team af CIRES- og NOAA-udviklere, prognosemænd, og videnskabsmænd i Boulder, Colorado.

"Tordenvejr eller sne kan forstyrre flyvninger. Det, vi kalder 'rumvejr', kan være forstyrrende, også, " sagde Rob Steenburgh, en videnskabsmand og prognoser i NOAA's Space Weather Prediction Center (SWPC). Så da FN's International Civil Aviation Organisation søgte interesse fra rumvejrcentre rundt om i verden for at skabe et nyt rådgivningssystem for luftfart, SWPC tilbød at hjælpe, på vegne af USA.

"Rumvejr" refererer generelt til de skiftende forhold i rummet og i Jordens atmosfære, der skyldes aktivitet, der stammer fra Solen. Solens "vinde" kan ebbe og flyde, støder Jordens magnetfelt, og når en koronal masseudstødning (CME) passerer Jorden, det kan for alvor ryste det magnetiske felt op. Sådant "rumvejr" kan midlertidigt forstyrre navigations- og kommunikationssystemer og kan endda øge strålingsniveauet i atmosfæren.

Og - ligesom med en snestorm eller truende tordenvejr - kan flyselskaberne tage affære, ændring af et flys flyvevej for at undgå eller mindske påvirkninger, sagde CIRES solfysiker Hazel Bain, der har arbejdet på projektet det sidste år. En moderat strålingsrådgivning, for eksempel, kan motivere flyselskaber til at omdirigere fly fra polarområderne, hun sagde, da flyvninger over polerne er mere udsat for stråling end flyvninger på lavere breddegrader. CIRES er et partnerskab mellem NOAA og University of Colorado Boulder.

I slutningen af ​​2018, ICAO valgte SWPC til at være et af tre prognosecentre fra hele verden til at begynde at udstede rumvejrrådgivninger til civilluftfartssamfundet. Bare 12 måneder senere, SWPC's system var operationelt.

"Denne nye kapacitet vil gøre det muligt for flybesætninger og flyveoperationseksperter at gøre brug af den mest opdaterede information som muligt om solenergihændelser, som potentielt kan påvirke flysystemer eller passagerers sundhed, " sagde ICAO's generalsekretær Dr. Fang Liu i en erklæring sidst sidste år.

Projektet fokuserede på tre hovedtyper af indvirkning på luftfarten:Afbrydelser af satellitbaseret navigation; forstyrrelser i HF-radiokommunikation, og strålingsniveauer (se boks nedenfor).

Omkring 15 CIRES og NOAA forskere, softwareudviklere og prognosemagere brugte det sidste år på at race for at designe et system, der ville opfylde ICAO's specifikationer - den organisation besluttede, for eksempel, hvilke niveauer af stråling ville udgøre en "moderat" hændelse, og hvad "alvorlig" forstyrrelse af globale navigationssatellitsystemer betyder.

For hver type påvirkning, det team, der var nødvendigt for at udvikle eller integrere modeller af Sol-Jord-miljøet, at støtte luftfart 24/7. Til stråling, for eksempel, de bragte en Federal Aviation Administration-model, sagde Bain. For advarsler om satellitnavigation, de færdiggjorde hurtigt en model, der allerede havde været i værkerne (ROTI eller Rate of Total-Electron-Content Index). Og til højfrekvent kommunikation, de udnyttede en anden eksisterende model, CTIPe, for koblet termosfære ionosfære plasmasfære elektrodynamik.

Det var svært nok. Men projektet krævede også omhyggelig opmærksomhed på de brugergrænseflader, og e-værktøjs-forecastere ville have brug for for at hjælpe dem med at udsende råd om aktuelle forhold, og prognoseforhold 6, 12, 18 og 24 timer ude.

"Vi byggede intuitive grænseflader ved at arbejde direkte med prognoserne, " sagde Ben Rowells, en CIRES-udvikler i SWPC. Prognosefolk er interesserede i et rumvejrfænomen kaldet ionosfærisk scintillation, for eksempel, som kan påvirke navigationen. "En prognosemager kan vælge hotspot-regioner på et animeret datakort og hurtigt udsende en rådgivende, " sagde Rowells.

Siden slutningen af ​​november, SWPC-teamet har taget to ugers tur med de andre teams – begge internationale konsortier, der udviklede uafhængige rådgivningssystemer – for at udsende rådgivning.

"Dette var revolutionerende, " sagde NOAA's Steenburgh. "Selvom der stadig er mere arbejde at gøre, modellerne og brugergrænsefladen blev gjort tilgængelige for SWPC-prognosemænd gennem en heroisk indsats fra stort set alle dele af SWPC."

I de tre måneder siden rådgivning begyndte, intet rumvejrcenter har udstedt "moderat" eller "alvorlige" advarsler i nogen kategori, sagde Steenburgh. Denne pause vil ikke vare, imidlertid, når vi bevæger os mod det næste solcyklus maksimum, anslås at ankomme om cirka fire år.