A pilótanélküli repülőeszközök szerepe a határréteg kutatásban nemzetközi mérési expedíció Szegeden

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A pilótanélküli repülőeszközök szerepe a határréteg kutatásban nemzetközi mérési expedíció Szegeden"

Dénes Kocsis
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 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, Wantuch Ferenc, Gemma Simó Diego, Joan Cuxart Rodamilans, Burkhart Wrenger

Szabó Zoltán, Balczó Márton, Varga, Árpád, Bíróné Kircsi Andrea, Horváth Gyula, Tátrai Dávid, Bozóki Zoltán,

2 Tartalom 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

Alkalmazási lehetőségek (gyakorlat / kutatás) A planetáris határréteg szerkezete Határréteg

3 ELTE TTK Meteorológiai Tanszék Alapítva: 1945 Tanszékvezető: Prof. Bartholy Judit Oktató: 10 fő, PhD hallgató: 7 fő Kutatási irányok: klimatológia, éghajlatváltozás, felszín-bioszféra-légkör kölcsönhatások, PHR, terjedési modellek, dinamikus és szinoptikus meteorológia Oktatás: egyedüliként ad meteorológus MSc diplomát

klimatológia, éghajlatváltozás, felszín-bioszféra-légkör kölcsönhatások, PHR,

4 Az ábrát készítette: Breuer Hajnalka, egyetemi adjunktus Skálafüggő időjárási és szennyezőanyagterjedési folyamatok modellezése TÁMOP Kutatóegyetemi pályázat keretében ( ) Rendszeresített modellfuttatások és parametrizációs eljárások fejlesztése a környezetvédelem, a repülés meteorológia, a szélenergetika és az oktatás szolgálatában Automatizált, napi előrejelzések készítése a WRF modell segítségével. Átlagos szimulált planetáris határréteg magasság különbség, eltérő talaj nedvesség hatására. A Paksi Atomerőműből történő kibocsátás szimulálása különböző szélsebességek esetén a TREX Lagrange típusú részecskemodellel. Szélenergetikai előrejelzés a WRF modellel

szolgálatában Automatizált, napi előrejelzések készítése a WRF modell segítségével.

5 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

) Műszerezettség meteorológiai állapotjelzők, nyomanyagok, energiamérleg,

6 Hazai fejlesztésű UAV-eszközök, szoftverek Katonai fejlesztések HM EI Zrt. És HM CURRUS Meteor-3MA célrepülő Repülési idő: 0,5 1,5 óra Bora felderítő Hatótávolság: km Ikran felderítő Repülési magasság: 1 3 km Botta A, 2003 Repüléstudományi Közlemények alapján

7 Polgári alkalmazások, fejlesztések Intelligens rajban repülő kvadrokopterek ELTE Fizikai Intézet BHE Bonn Kft fejlesztése Partnerek: BME, Óbudai Egyetem BME Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék, MTA SZTAKI

BHE Bonn Kft fejlesztése Partnerek: BME, Óbudai

8 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 TÁMOP B-11/2/KMR Kritikus infrastruktúra védelmi kutatások A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

negyedév Együttműködés a Nemzeti Közszolgálati Egyetem Katonai Repülő és Légvédelmi Tanszék Repülésmeteorológiai Laboratóriumával 2012

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

Hatótávolság 3,7 m 1,7 m 17 kg 3 kg 1200 W névleges teljesítményű, 24 V-os kefe

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

2hPa 100 16383 LSB/g Horiz. <2.5m ±16384 LSB/g HMC5883L 3-Axis digital compass + Atmega328 Mágneses irány (MagX, Y, Z) 100 1370LBS /gauss 1 Vaisala HMP50 T 19 ±4.

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

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

13 A planetáris határréteg szerkezete z(m) Felhõréteg Beszívási zóna Szabad légkör Felsô inverzió Beszívási zóna Átmeneti réteg Konvektív határréteg Felszíni réteg Stabil (éjszakai) határréteg Felszíni réteg Konvektív határréteg Felszíni réteg Dél Napnyugta Éjfél Napkelte Dél Stull, 1989: An introduction to boundary layer meteorology, Springer, alapján.

(éjszakai) határréteg Felszíni réteg Konvektív határréteg Felszíni réteg Dél Napnyugta

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

15 Aktuális A konvektív határréteg profiljai z Szabad Légkör Beszívási zóna Geosztrófikus Keveredési réteg Felszíni réteg Θ u c r

16 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 )

technikák koncentrált alkalmazása UAV mérőrendszer tesztelése kötött ballonos és kvadrokopteres mérések (nemzetközi

17 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

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

Radiométer, UAV-ra szerelt Vaisala szonda mobil üzemmódban

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

Tanszék, ELTE Meteorológiai Tanszék Közreműködők:

20 Sugárzási mérleg komponensek Globálsugárzás Sugárzási egyenleg Talajba jutó hőáram Energia mérleg komponensek (2013. november )

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

22 Szélsebesség (m/s)

23 Szélsebesség (m/s)

24 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

25 WRF meteorogram november

26 WRF meteorogram november Bottyán Zs. et al., 2015, Időjárás, Bírálat alatt

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

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

29 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) július első fele: nemzetközi határréteg mérési expedíció Szegeden. Oktatási (nyári gyakorlat) és kutatási lehetőségek, mérés-összehasonlítás, stabil PHR fejlődés megértése, modellezés

30 Köszönöm a figyelmet

Hasonló dokumentumok

A debreceni alapéghajlati állomás adatfeldolgozása: profilok, sugárzási és energiamérleg komponensek

A debreceni alapéghajlati állomás adatfeldolgozása: profilok, sugárzási és energiamérleg komponensek Weidinger Tamás, Nagy Zoltán, Szász Gábor, Kovács Eleonóra, Baranka Györgyi, Décsei Anna Borbála, Gyöngyösi