Weidinger Tamás ELTE Meteorológiai Tanszék A pilótanélküli repülőeszközök szerepe a határréteg kutatásban – nemzetközi mérési expedíció Szegeden Weidinger Tamás ELTE Meteorológiai Tanszék Társszerzők: Bottyán Zolt, Gyöngyösi András Zénó, Istenes Zoltán, Szabó Zoltán, Balczó Márton, Varga, Árpád, Bíróné Kircsi Andrea, Horváth Gyula, Tátrai Dávid, Bozóki Zoltán, Józsa János, Kiss Melinda, Bordás Árpád, Gemma Simó Diego, Joan Cuxart Rodamilans, Burkhart Wrenger

Tartalom – Alkalmazási lehetőségek (gyakorlat / kutatás) – Bemutatkozás – néhány szó az ELTE Meteorológiai Tanszékről – Az UAV-s mérések helye a meteorológiában – Meteorológiai mérőrendszer fejlesztés (UAV, turbulencia, határréteg) – Alkalmazási lehetőségek (gyakorlat / kutatás) – A planetáris határréteg szerkezete – Határréteg mérési program (PABLES–2013) Pannonian Atmospheric Boundary Layer Experiment, Szeged 2013 – Összefoglaló megjegyzések

Az UAV-s mérések helye a meteorológiában A tér- és időskála kérdése – alkalmazott repülőeszközök, – kutatási, vagy gyakorlati célok (Mit mérjünk?) Műszerezettség – meteorológiai állapotjelzők, nyomanyagok, – energiamérleg, fluxusok, turbulencia Mérés – modellezés – UAV mérés, mint adatforrás – modell produktum, mint UAV célelőrejelzés

A PHR mérése pilótanélküli repülőgéppel – mérőrendszer tervezés BHE Bonn Hungary Kft fejlesztése Hasznos teher: 3 kg Szenzorok: GPS, 3D pozíció mérése hőmérséklet, nedvesség, légnyomás,szélsebesség, Tervezett fejlesztés: Sugárzás, infrahőmérséklet, nyomanyag és aeroszol mintavevő Tesztrepülés 2012 VI. negyedév Együttműködés a Nemzeti Közszolgálati Egyetem Katonai Repülő és Légvédelmi Tanszék Repülésmeteorológiai Laboratóriumával 2012-2013. TÁMOP-4.2.1.B-11/2/KMR-2011-0001 Kritikus infrastruktúra védelmi kutatások „A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg”.

BHE Bonn Hungary UAV jellemzői Szárnyfesztávolág 3,7 m Törzshossz 1,7 m Maximális felszálló súly 17 kg Hasznos teher 3 kg Meghajtás 1200 W névleges teljesítményű, 24 V-os kefe nélküli elektromos motor Utazósebesség 60-100km/h IAS Maximális repülési magasság 3000 m + AMSL Üzemidő ~90 perc Hatótávolság 10 - 20 km (domborzatfüggő)

Műszerezettség Szenzor Mért, számított Frekv. (Hz) Pontosság Felbontás TMP102 Hőmérséklet 19 0.5°C 0.0625°C HIH-4030 Nedvesség ±3.5% 0.5% BMP085 Nyomás, bar. magasság ±1.0hPa ±0.2hPa GPS uBlox 6 SPK-GPS-GS407A 50 Channel Pálya, ϕ, λ, 4 Horiz. <2.5m 3-Axis MEMS gyorsulásmérő, 9-Axis MotionFusion Euler szögek (Θ, φ, ψ) 100 16383 LSB/g ±16384 LSB/g HMC5883L 3-Axis digital compass + Atmega328 Mágneses irány (MagX, Y, Z) 1370LBS /gauss 1° Vaisala HMP50 T ±4.0% 1% RH ±0,6 °C 0,1°C Prandtl-cső (HCLA12X5EU HCLA-Baro IAS (sebesség) (Pdin, Pstat) ±6 Pa, ±5 hPa 5HP with HCLA 02X5EB and HCLA 12X5EU nyomás érzékelő IAS, bar. Magasság, Támadási szögek ±2.5 hPa

Műszerezettség, repülési pálya Bottyán Zs. et al., 2015, Időjárás, Bírálat alatt

Oktatási vonatkozások – kutató diákok a zentai Bolyai Tehetséggondozó Gimnáziumban Aktív GPS Műszerezettség Témavezető: Bordás Árpád

A nappali és az éjszakai planetáris határréteg szerkezete: földi és marsi példa

Pannonian Atmospheric Boundary Layer Experiment Szeged 2013 Pannóniai határréteg mérési expedíció, 2013 szeged – PHR szerkezet (lokális inhomogenitások, stabil PHR fejlődése mérés és modell 1D PHR, WRF összehasonlítás) – mérési technikák koncentrált alkalmazása –– UAV mérőrendszer tesztelése – kötött ballonos és kvadrokopteres mérések (nemzetközi részvétel – német, spanyol) – hazai intézetek közötti kapcsolatrendszer szélesítése – Intenzív mérési periódus (2013. október 25–29.)

Mérőhelyek – OMSZ, Szeged repülőtér 4 4 Tátrai D. et al., 2014, EGE poszter 1. Mikrometeorológia (energiamérleg komponensek, infrahang SZTE-vízgőzmérő) 2. Kötött ballon, kvadrokopter, felszíni mérések 3. OMSZ obszervatórium, SODAR, sugárzásegyenleg, GPS 4. UAV indítási pont

Országos Meteorológiai Szolgálat – Horváth Gyula Résztvevő intézetek Országos Meteorológiai Szolgálat – Horváth Gyula – felszíni és rádiószondás mérések, – Windprofiler, RASS, – Radiométer, – UAV-ra szerelt Vaisala szonda mobil üzemmódban Rádiószonda 2013. 11. 26. 00 UTC – erős szél, felszínközeli inverzió

Mikrometeorológia mérőállomás – felszíni energiamérleg BME Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék, ELTE Meteorológiai Tanszék Közreműködők: Kiss Melinda, Józsa János, Weidinger Tamás, Gyöngyösi András Zénó

Sugárzási mérleg komponensek Globálsugárzás Sugárzási egyenleg Talajba jutó hőáram Energia mérleg komponensek (2013. november 28-29.)

Kibocsátott/ átbocsátott jel METEK Doppler SODAR Kibocsátott/ átbocsátott jel visszavert/ vett jel Bíróné Kircsi Andrea Debreceni Egyetem Met. Tanszék Mérési időszak: 11. 20. – 12. 04. Időbeli felbontás: 10 perc Térbeli felbontás: 30 m-től 10 m-es lépésekben Rétegvastagság: az esetek 60%-ában legalább 400 m

Szélsebesség (m/s) 2013 11. 28.

Szélsebesség (m/s) 2013 11. 29.

Vertikális szondázás BHE Bonn UAV Kötött ballon Gemma Simó Diego, Prof. Joan Cuxart Rodamilans Univ. Palma de Mallorca Kvadrokopter Burkhart Wrenger University of Applied Science, Ostwestfalen-Lippe, Germany

WRF meteorogram 2013. november 27-29.

WRF meteorogram 2013. november 27-29. Bottyán Zs. et al., 2015, Időjárás, Bírálat alatt

– a szélmérés bizonytalan, – DE a tendenciákat visszaadja Mért és modellezett szélsebesség komponensek (2013. november 28. 09 30 UTC) Négyszög repülések: – a szélmérés bizonytalan, – DE a tendenciákat visszaadja Módszerválasztás és az átlagolás kérdése Szabó Z., 2014: Diplomamunka, ELTE Met.

Mért és modellezett hőmérsékleti és relatív nedvesség (2013. nov. 28 Mért és modellezett hőmérsékleti és relatív nedvesség (2013. nov. 28. 06 UTC) Bottyán Zs. et al., 2015, Időjárás, Bírálat alatt

Összefoglalás, tervek – A pilótanélküli repülőeszközök helyet követelnek a meteorológiai és határréteg mérésekben – Folyik az optimális mérési stratégiák kialakulása – Oktatási vonatkozások – kreativitás, problémamegoldás – TÁMOP program keretében mérőrendszert fejlesztettünk ki a meteorológia állapothatározók profiljainak és a turbulencia intenzitásának mérésére – Nemzetközöi mérési kampányt szerveztünk a határréteg folyamatainak vizsgálatára. – Mérésösszehasonlítás, modellezás (WRF, 1D határréteg modell). – 2015 július első fele: nemzetközi határréteg mérési expedíció Szegeden. Oktatási (nyári gyakorlat) és kutatási lehetőségek, mérés-összehasonlítás, stabil PHR fejlődés megértése, modellezés

Köszönöm a figyelmet