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News: Bevor es turbulent wird

Luftturbulenzen stellen eine Gefahr für Flugzeuge und besonders für ahnungslose Passagiere dar. Ein neuer Sensor hat in ersten Testeinsätzen Unruhen erkannt, bevor das Flugzeug von den Böen erfaßt wurde. Noch beträgt die Vorwarnzeit nur einige Sekunden, doch ein verbessertes System könnte in Zukunft Menschen und Material vor Schaden bewahren.
Ein Forschungsflugzeug der National Science Foundation (NSF), das vom National Center for Atmospheric Research (NCAR) betrieben wird, testete den neuen Sensor letzte Woche während zweier Flüge über den Rocky Mountains. Die Leitung des ACLAIM (Airborne Coherent Lidar Advanced In-flight Measurement) genannten Experiments lag beim NASA Dryden Flight Research Center.

Herzstück der Anlage ist ein Doppler-Lidar-Sensor (Light Detection and Ranging), der Laserstrahlen verwendet, um die Bewegungen natürlicher Aerosolpartikel zu verfolgen, von denen einige nur wenige Mikrometer groß sind, während diese ein paar Kilometer vor dem Flugzeug in turbulenter Luft herumwirbeln. Solche Klarluftturbulenzen sind kurzlebig, chaotisch und für Auge und Radar unsichtbar. Deshalb sind sie schwer zu erkennen und vorauszusagen.

Während der Experimentalflüge suchte der Pilot extra Turbulenzgebiete auf, die von den Meteorologen vorausgesagt worden waren. Im Gegensatz zum Radar, das mit Radiowellen arbeitet, schoß der Lidar-Sensor, der von Coherent Technologies, Inc. entwickelt wurde, einen Infrarotlaserstrahl nach vorne in eine erwartete Turbulenz auf dem Flugweg des Flugzeugs. Staubpartikel und Aerosol reflektierten das Licht, welches dadurch Informationen über die Luftbewegungen enthielt. Wenn der Flieger dann einige Sekunden später auf die böige Luft traf, wurden seine Reaktionen (Schaukeln, Abfallen) gemessen und die daraus abgeleitete atmosphärische Turbulenz später mit jener aus den Lidar-Daten verglichen.

Während des ersten Testflugs am 23. März 1998 "bewies das System klar die Fähigkeiten dieser Technik, indem es sogar zu erwartende milde Turbulenzen entdeckte", sagte NCAR-Projektmanager Allen Schanot, der an Bord des Flugzeugs war. Beim zweiten Flug entdeckte das Lidar erfolgreich gemäßigte Turbulenzen 8 bis 10 Sekunden bevor der Flieger hineingeriet, während er mit rund 480 km/h mehrere Male entlang der Gebirgsketten bei Pueblo, Colorado, flog. Die Maschine befand sich beim ersten Testflug in Höhen zwischen 6 000 und 7 600 Metern. Passagierflugzeuge fliegen normalerweise zwischen 9 000 und 12 000 Meter hoch.

Dem Dryden-Projektmanager Rod Bogue zufolge, "beobachtete das System während der Tests vor dem Flugzeug turbulente Regionen, und das Flugzeug geriet in Störungen, als es die Turbulenzen dann durchbrach. Wäre nach der ersten Erkennung der Turbulenzen ein Alarmsignal gegeben worden, hätten die Passagiere schnell zu ihren Sitzen zurückkehren, sich vor dem Zusammenstoß setzen und ihre Sicherheitsgurte anlegen können."

Im Dezember 1997 führten Turbulenzen dazu, daß ein Flugzeug der United Airlines auf dem Weg von Japan nach Hawaii 300 Meter nach unten gerissen wurde, wodurch ein Passagier getötet und über 100 verletzt wurden. Bei anderen Zwischenfällen wurden durch Turbulenzen Flugzeugmotoren zerfetzt, Flügel entzwei gerissen, Servierwagen an die Decke geschleudert und bei Passagieren und Crew-Mitarbeitern Knochenbrüche verursacht. Jedes Jahr entstehen alleine dieser einen Fluggesellschaft Kosten von fast 170 Millionen DM durch Luftunruhen.

Herkömmliches Radar, das bereits in Passagierflugzeugen installiert ist, könnte zukünftig eine Rolle bei dem Aufspüren einer anderen Störungsart spielen, die in oder in der Nähe von Wolken auftritt: der konvektiven Turbulenzen. In Juneau (Alaska) testen NASA und AlliedSignal Inc. zur Zeit ein derartiges Gerät für diesen Zweck. Da das Lidar nur in klarer Luft funktioniert, würden die beiden Systeme einander bei der Entdeckung von Klarluft- und Konvektivturbulenzen ergänzen.

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