Geautomatiseerd weerstation op een luchthaven
 
Weerstations op luchthavens zijn geautomatiseerde sensorsuites die zijn ontworpen voor luchtvaart- en meteorologische operaties, weersvoorspellingen en klimatologie.
Geautomatiseerde weerstations op luchthavens zijn onderdeel geworden van de weersobservatie en komen wereldwijd steeds vaker voor vanwege hun efficiëntie en kostenbesparingen.
 
1:  Automated Surface Observing Systems (ASOS)
 

2: Airport Automated Weather Observation System (AWOS)
 
AWOS en ASOS Systemen
 
Er zijn verschillende soorten automatische weerstations die kleine maar belangrijke verschillen hebben. Deze omvatten het geautomatiseerde weerswaarnemingssysteem (AWOS) en het geautomatiseerde oppervlaktewaarnemingssysteem (ASOS).
Geautomatiseerd weersobservatiesysteem (AWOS)
De instrumenten van het geautomatiseerde weersobservatiesysteem (AWOS) worden meestal bediend, onderhouden en gecontroleerd door de staats- of lokale overheden en door private gecetificeerde ondernemingen. De AWOS-C is de meest up-to-date AWOS-faciliteit en kan METAR / SPECI-opgemaakte luchtvaartweerrapporten genereren.
De AWOS-C is functioneel gelijk aan de ASOS.
 
AWOS-systemen verspreiden weergegevens op verschillende manieren:
- Door een computer gegenereerd spraakbericht dat via radiofrequentie wordt uitgezonden naar piloten in de buurt van een luchthaven. Het bericht wordt minstens één keer per minuut bijgewerkt,
  en dit is de enige verplichte vorm van weerberichtgeving voor een AWOS.
- Optioneel een door de computer gegenereerd spraakbericht, beschikbaar via een telefonische inbelmodemservice. Het bericht wordt minstens één keer per minuut bijgewerkt.
- Optioneel (maar vaak gedaan) kunnen AWOS-berichten worden verzonden naar de FAA voor nationale verspreiding via de computer. Deze berichten zijn momenteel in METAR-formaat en de
  typische rapportagefrequenties zijn eens per 20 minuten. Deze optie is alleen beschikbaar voor AWOS III- of IV-systemen (zie hieronder).
 
De volgende AWOS-configuraties worden hieronder gedefinieerd in termen van welke parameters ze meten:
 
- AWOS A: Luchtdruk- en hoogtemeterinstelling (in inches van kwik).
- AWOS I: windsnelheid en windstoten (in knopen), windrichting (waaruit de wind waait) en variabele windrichting (in graden van het kompas), temperatuur en dauwpunt (in graden Celsius), hoogtemeterinstelling en dichtheidshoogte .
- AWOS II: Alle AWOS I-parameters, plus zichtbaarheid en variabel zicht (in mijlen).
- AWOS III: Alle AWOS II-parameters, plus luchtconditie (in okta's), wolkenplafondhoogte (in voet) en accumulatie van vloeistofneerslag (in inches).
- AWOS III P: Alle AWOS III-parameters, plus identificatie van het neerslagtype (regen, sneeuw en soms motregen).
- AWOS III T: Alle AWOS III-parameters, plus onweerdetectie (via een cloud-to-ground bliksemdetector).
- AWOS III P / T: Alle AWOS III-parameters, plus identificatie van het neerslagtype en onweerdetectie.
- AWOS IV Z: Alle AWOS III P / T-parameters, plus vriesregendetectie via een vriesregensensor (Let op: deze configuratie heette vroeger AWOS III PTZ).
- AWOS IV R: Alle AWOS III P / T-parameters, plus de toestand van het baanoppervlak
- AWOS IV Z / R: Alle AWOS III P / T-parameters, plus detectie van ijzel en toestand van het baanoppervlak.
 
Ook aangepaste configuraties zoals AWOS AV (AWOS A-parameters plus zichtbaarheid) zijn mogelijk. Niet-gecertificeerde sensoren kunnen worden aangesloten op AWOS-systemen,
maar weergegevens die van die sensoren zijn afgeleid, moeten duidelijk worden geïdentificeerd als "adviserend" in spraakberichten en mogen niet worden opgenomen in METAR-waarnemingen.
 
Geautomatiseerd oppervlaktewaarnemingssysteem (ASOS)
Deze systemen rapporteren over het algemeen met tussenpozen van een uur, maar rapporteren ook speciale waarnemingen als de weersomstandigheden snel veranderen en de drempels voor luchtvaartactiviteiten overschrijden. Ze rapporteren over het algemeen alle parameters van de AWOS-III, terwijl ze ook de extra mogelijkheden hebben om temperatuur en dauwpunt in graden Fahrenheit, huidig ​​weer, ijsvorming, bliksem, luchtdruk op zeeniveau en neerslag te rapporteren.

Naast het voorzien in luchtvaartbehoeften, fungeert ASOS als een primair klimatologisch observatienetwerk. Hierdoor bevindt niet elke ASOS zich op een luchthaven.
 
Observatie instrumenten
 
Geautomatiseerde weerstations op luchthavens gebruiken een verscheidenheid aan geavanceerde apparatuur om het weer te observeren.
Windrichting en windsnelheid
De meeste oudere geautomatiseerde weerstations op luchthavens zijn uitgerust met een mechanisch windvaan- en bekersysteem om de windsnelheid en -richting te meten. Dit systeem is eenvoudig van opzet: de wind draait drie horizontaal gedraaide cups rond de basis van de windvaan, wat een schatting geeft van de windsnelheid, terwijl de vaan bovenop draait zodat de voorkant van de vaan de minste weerstand biedt tegen de wind , waardoor het in de richting wijst waar de wind vandaan komt en dus de windrichting levert.

De nieuwe generatie sensoren gebruikt geluidsgolven om de windsnelheid en -richting te meten. De meting is gebaseerd op de tijd die een ultrasone puls nodig heeft om van de ene transducer naar de andere te gaan, die varieert afhankelijk van onder meer de windsnelheid. De looptijd wordt in beide richtingen gemeten voor meerdere (meestal twee of drie) paar transducerkoppen.
Op basis van die resultaten berekent de sensor de windsnelheid en -richting. In vergelijking met mechanische sensoren bieden de ultrasone sensoren verschillende voordelen, zoals geen bewegende delen, geavanceerde zelfdiagnose mogelijkheden en minder onderhoud.

In tegenstelling tot alle andere metingen, die worden uitgevoerd tussen 1 en 3 meter boven de grond, worden windsnelheid en -richting gemeten op 10 meter.
 
ASOS ijsvrije windsensor
 
ASOS present weather sensor
 
ASOS-zichtbaarheidssensor
 
Visibility - Zichtbaarheid
Om de zichtbaarheid te bepalen, gebruiken geautomatiseerde weerstations op luchthavens een van de twee sensortypen:
 
- voorwaartse verstrooiingssensoren
- transmissometers
 
De voorwaartse verstrooiingssensor maakt gebruik van een infraroodlichtstraal die van het ene uiteinde van de sensor naar de ontvanger wordt gestuurd, maar met een bepaalde hoek verschoven van een directe lijn naar de ontvanger. De hoeveelheid licht die door deeltjes in de lucht wordt verstrooid en door de ontvanger wordt opgevangen, bepaalt de extinctiecoëfficiënt.
Dit wordt vervolgens omgezet in zichtbaarheid met behulp van de wet van Allard of Koschmieder.
 
In een transmissometer wordt een straal zichtbaar licht doorgelaten van de zender naar de ontvangerkop. De extinctiecoëfficiënt wordt afgeleid uit de hoeveelheid licht die verloren gaat in de lucht. Er zijn ook sensoren die tot op zekere hoogte een transmissometer combineren met een voorwaartse verstrooiingssensor. Voorwaartse verstrooiingssensoren zijn populairder vanwege
hun lagere prijs, kleinere afmetingen en lagere onderhoudsvereisten. Op sommige luchthavens worden echter nog steeds transmissometers gebruikt, omdat ze nauwkeuriger zijn bij slecht zicht en faalveilig zijn, d.w.z. in het geval van een storingsrapport is de zichtbaarheid lager dan in werkelijkheid.
 
Stroomsensoren kunnen zichtbaarheid over een breed bereik rapporteren. Voor luchtvaartdoeleinden worden de gerapporteerde waarden naar beneden afgerond op de dichtstbijzijnde stap in
een van de volgende schalen:
 
- M1 / 4 (minder dan 1/4 mijl), 1/4, 1/2, 3/4, 1, 1-1 / 4, 1-1 / 2, 2, 2-1 / 2, 3, 4, 5, 7, 10 en 10+ (meer dan 10 mijl)
- In stappen van 50 m wanneer het zicht minder is dan 800 m; in stappen van 100 m wanneer het 800 m of meer is, maar minder dan 5 km; in stappen van kilometer wanneer het zicht 5 km
  of meer maar minder dan 10 km bedraagt; en 10 km wanneer het zicht 10 km of meer is
Present Weather - Huidig weer (vallende neerslag
Geautomatiseerde weerstations op luchthavens gebruiken een Light Emitting Diode Weather Identifier (LEDWI) om te bepalen of en welk type neerslag valt. De LEDWI-sensor meet het scintillatiepatroon van de neerslag die door de infraroodstraal van de sensor valt (ongeveer 50 millimeter in diameter) en bepaalt op basis van een patroonanalyse van de deeltjesgrootte en valsnelheid of de neerslag regen of sneeuw is. [9] Als wordt vastgesteld dat er neerslag valt, maar het patroon niet afdoende wordt geïdentificeerd als regen of sneeuw, wordt onbekende neerslag gerapporteerd. Geautomatiseerde weerstations op luchthavens kunnen nog geen hagel, ijspellets en diverse andere tussenvormen van neerslag melden.
 
Obscurations to vision - Verduistering van het zicht
Geautomatiseerde weerstations op luchthavens hebben geen aparte sensor voor het detecteren van specifieke verduistering van het zicht. In plaats daarvan, wanneer het zicht wordt verminderd tot minder dan 11 km, gebruikt het systeem de gerapporteerde temperatuur en het dauwpunt om een verduistering van het zicht te bepalen. Als de relatieve vochtigheid laag is (d.w.z. er is een groot verschil tussen de temperatuur en het dauwpunt), wordt waas gerapporteerd. Als de relatieve vochtigheid hoog is (d.w.z. er is een klein verschil tussen de temperatuur en het dauwpunt), wordt mist of mist gerapporteerd, afhankelijk van de exacte zichtbaarheid. Mist wordt gerapporteerd wanneer het zicht een halve mijl of minder is; mist wordt gerapporteerd voor zichten groter
dan 0,80 km maar minder dan 11 km.  Als de temperatuur onder het vriespunt ligt, de luchtvochtigheid hoog is en het zicht een halve mijl of minder, wordt ijskoude mist gerapporteerd.
 
ASOS CT12K ceilometer
 
ASOS DTS-1 dew point sensor
 
ASOS HO-1088 thermometer
 
Wolkendekking en wolkenplafond
Geautomatiseerde weerstations op luchthavens gebruiken een naar boven gerichte laserstraalplafondmeter om de hoeveelheid en hoogte van wolken te detecteren. De laser is naar boven
gericht en de tijd die nodig is om gereflecteerd licht terug te laten keren naar het station, maakt het mogelijk de hoogte van de wolkenbasis te berekenen. Vanwege het beperkte dekkingsgebied (de laser kan alleen wolken direct boven het hoofd detecteren), berekent de systeemcomputer een tijdgemiddelde bewolking en plafond, die wordt gerapporteerd aan externe gebruikers.
Om het gevaar van snel veranderende luchtbedekking te compenseren, wordt de middeling gewogen naar de eerste 10 minuten van de 30 minuten durende middelingsperiode. Het bereik van de ceilometer is maximaal 7600 m (25.000 voet), afhankelijk van het model. Wolken boven die hoogte zijn momenteel niet detecteerbaar door geautomatiseerde stations.  
 
Temperatuur en dauwpunt 
Geautomatiseerde weerstations op luchthavens gebruiken een temperatuur- / dauwpuntsensor (hygrothermometer) die is ontworpen voor continu gebruik en die normaal gesproken altijd
aan blijft, behalve tijdens onderhoud.

De temperatuurmeting is eenvoudig vergeleken met het dauwpunt. Werkend volgens het principe dat elektrische weerstand varieert met de temperatuur, meet een platinadraad resistief temperatuurapparaat de omgevingsluchttemperatuur. De huidige ASOS-thermometer wordt de HO-1088 genoemd. 

De dauwpuntmeting is daarentegen aanzienlijk complexer. De originele dauwpuntsensor die op ASOS-systemen werd gebruikt, maakte gebruik van een gekoelde spiegel die is afgekoeld tot
het punt waarop zich een fijne condensfilm vormt op het spiegeloppervlak. De temperatuur van de spiegel in deze toestand is gelijk aan de dauwpunttemperatuur. De hygrometer meet het dauwpunt door een lichtstraal van een kleine infrarooddiode onder een hoek van 45 graden naar het oppervlak van de spiegel te richten. Er zijn twee fototransistors gemonteerd zodat ze een
hoge mate van gereflecteerd licht meten als de spiegel helder is (direct) en strooilicht als de spiegel bewolkt is met zichtbare condensatie (indirect). Met de vorming van condensatie op de spiegel neemt de mate van troebelheid van het spiegeloppervlak toe naarmate de directe transistor minder licht ontvangt en de indirecte transistor meer licht. De output van deze fototransistors bestuurt de spiegel-koelmodule, een elektronische warmtepomp die net als een omgekeerd thermokoppel werkt en een verwarmend of koelend effect produceert. Wanneer de sensor voor het eerst wordt geactiveerd, is de spiegel helder. Als de temperatuur van het spiegeloppervlak wordt afgekoeld tot de dauwpunttemperatuur, vormt zich condensatie op de spiegel. De elektronica probeert continu de signaalniveaus naar de eindversterker te stabiliseren om de spiegeltemperatuur op het dauwpunt te houden. Als het dauwpunt van de lucht verandert of als het circuit wordt verstoord door ruis, voert de lus de nodige correcties uit om weer op het dauwpunt te stabiliseren en continu in bedrijf te blijven.

Vanwege problemen met de gekoelde spiegelsensor gebruiken NWS ASOS-locaties nu de DTS1-sensor van Vaisala, die de vochtigheid alleen via capaciteit meet. De sensor is gebaseerd op een capacitief element voor relatieve vochtigheid in vaste toestand dat een kleine verwarmer bevat, zodat het sensorelement zich altijd boven de omgevingstemperatuur bevindt, waardoor de vorming van dauw of vorst wordt geëlimineerd. De sensor rapporteert direct in dauwpunt door een berekening op basis van gemeten relatieve vochtigheid en de gemeten temperatuur van het verwarmde capacitieve element.

Oudere AWOS-systemen gebruikten een dauwpuntsensor van lithiumchloride. Huidige AWOS-systemen gebruiken capacitieve relatieve vochtigheidssensoren, van waaruit het dauwpunt wordt berekend.
 
Barometrische druk en hoogtemeterinstelling
Gegevens van een luchtdruksensor worden gebruikt om de QNH-hoogtemeterinstelling te berekenen. Piloten vertrouwen op deze waarde om hun hoogte te bepalen. Om een veilige scheiding
van terrein en andere obstakels te garanderen, is een hoge mate van nauwkeurigheid en betrouwbaarheid vereist van een druksensor.

De meeste luchtvaartweerstations gebruiken twee (vereist voor een AWOS) of drie onafhankelijke druktransducers. De transducers kunnen al dan niet hun bijbehorende slangen en externe poorten delen (ontworpen om het effect van wind / windstoten te minimaliseren). Als de gerapporteerde druk meer dan een vooraf ingesteld maximum verschilt, worden de drukwaarden
genegeerd en wordt de hoogtemeterinstelling niet gerapporteerd of als "ontbrekend" gerapporteerd.

De hoogtemeterinstelling wordt berekend op basis van de barometrische druk, de hoogte van de locatie, de sensorhoogte en - optioneel - de luchttemperatuur.

De hoogtemeterinstelling wordt weergegeven in inches kwik (in stappen van 0,01 inHg) of hele hectopascal, afgerond naar beneden.  
 
ASOS - Neerslagmeter met verwarmde kiepbak
 
ASOS neerslagaccumulatiemeter voor alle weersomstandigheden
 
ASOS freezing rain sensor
 
ASOS onweersensor
 
Accumulatie van neerslag 
Het oorspronkelijke meetapparaat voor neerslagophoping dat werd gebruikt voor geautomatiseerde weerstations op luchthavens was de regenmeter met verwarmde kiepbak. Het bovenste gedeelte van dit apparaat bestaat uit een collector met een diameter van 0,30 m met een open bovenkant. De collector, die wordt verwarmd om bevroren neerslag zoals sneeuw of hagel te smelten, leidt water naar een draaibare container met twee kamers, een emmer genaamd. Neerslag stroomt door de trechter in een compartiment van de emmer totdat 0,25mm) water
(18,5 gram) is verzameld. Die hoeveelheid gewicht zorgt ervoor dat de emmer op zijn draaipunten kantelt, het verzamelde water dumpt en de andere kamer onder de trechter beweegt.
De kantelbeweging activeert een schakelaar (ofwel een reedschakelaar of een kwikschakelaar), die een elektrische puls stuurt voor elke 0,25 mm opgevangen neerslag.
ASOS neerslagaccumulatiemeter voor alle weersomstandigheden (AWPAG)

Omdat de verwarmde kiepbak problemen heeft met het goed meten van bevroren neerslag (met name sneeuw), is de all-weather neerslagaccumulatiemeter (AWPAG) ontwikkeld. Deze sensor
is in wezen een weegmeter waarbij neerslag zich continu ophoopt in de opvangbak en naarmate het gewicht toeneemt, wordt neerslag geregistreerd. Alleen geselecteerde NWS ASOS-units
zijn uitgerust met de AWPAG.
 
Icing (ijskoude regen)
Geautomatiseerde weerstations op luchthavens melden ijzel via de resonantiefrequentie van een trillende staaf. De resonantiefrequentie neemt af met toenemende aanwas (extra massa) van ijs, rijp, aanvriezende mist, aanvriezende motregen, rijp of natte sneeuw.

Om aanvriezende regen te melden, combineert het systeem de sensoroutput van de vriesregensensor met gegevens van de LEDWI. De LEDWI moet een positieve indicatie geven van
onbekende neerslag of regen voordat het systeem een melding van aanvriezende regen kan verzenden. Als de LEDWI geen neerslag of sneeuw meldt, negeert het systeem de invoer van de vriesregensensor. De sensor is ontworpen om ijsvorming onder alle weersomstandigheden te detecteren en te rapporteren.  
 
Bliksem (onweer)
Veel geautomatiseerde weerstations op luchthavens in de Verenigde Staten gebruiken het National Lightning Detection Network (NLDN) om bliksem te detecteren via het automatische bliksemdetectie- en rapportagesysteem (ALDARS). De NLDN gebruikt 106 landelijke sensoren om blikseminslagen te trianguleren. Gegevens van het detectienetwerk worden ingevoerd in ALDARS, dat op zijn beurt berichten naar elk geautomatiseerd luchthavenstation stuurt om het te informeren over de nabijheid van blikseminslagen. Blikseminslagen binnen 8,0 km van het station resulteren in een melding van een onweersbui op het station (TS). Blikseminslagen op meer dan 8 km maar minder dan 16 km van het station resulteren in een melding van een onweersbui in de buurt van het station (VCTS). Bliksem meer dan 16 km maar minder dan 48 km van het station resulteert alleen in een opmerking van verre bliksem (LTG DSNT).

Sommige stations hebben nu echter hun eigen bliksemsensor om blikseminslagen op de locatie daadwerkelijk te meten in plaats van een externe service nodig te hebben. Deze onweersensor werkt door zowel de lichtflits als de tijdelijke verandering in het elektrische veld door bliksem te detecteren. Wanneer beide binnen enkele milliseconden na elkaar worden gedetecteerd, registreert het station een mogelijke blikseminslag. Wanneer een tweede mogelijke blikseminslag wordt gedetecteerd binnen 15 minuten na de eerste, registreert het station een onweersbui. 
 
Verspreiding van gegevens  
 
De gegevensverspreiding gebeurt meestal via een geautomatiseerde VHF-luchtbandradiofrequentie (108-137 MHz) op elke luchthaven, waarbij de automatische weersobservatie wordt uitgezonden. Vaak gaat dit via de automatische terminalinformatiedienst (ATIS). De meeste geautomatiseerde weerstations hebben ook discrete telefoonnummers om realtime waarnemingen
via de telefoon of via een modem op te halen.

In de Verenigde Staten controleert het AWOS / ASOS data-acquisitiesysteem (ADAS), een computersysteem dat wordt beheerd door de FAA, de systemen op afstand, heeft toegang tot de waarnemingen en verspreidt ze wereldwijd elektronisch in METAR-formaat.  
 
Beperkingen die menselijke vergroting vereisen  
 
Op dit moment zijn geautomatiseerde weerstations op luchthavens niet in staat om verschillende meteorologische omstandigheden te rapporteren. Waaronder: 
 
- ondiepe of fragmentarische mist  - meerdere vormen van neerslag die tegelijkertijd vallen
- stof blazen  - diepte van nieuwe sneeuwval  
 - rook   - totale sneeuwhoogte   
- vallende as   - in-cloud en cloud-to-cloud bliksem 
- vulkanische uitbarstingen  - wolken die niet direct boven het station zijn
- tornado's  - wolken die meer dan twaalfduizend voet boven het maaiveld zijn 
- neerslag die niet in de vorm van regen of sneeuw is, zoals hagel, ijspellets en sneeuwkorrels  - wolk type 
 
Omdat veel van deze gevaren voor vliegtuigen kunnen vormen en ze allemaal van belang zijn voor de meteorologische gemeenschap, hebben de meeste drukkere luchthavens ook parttime of fulltime menselijke waarnemers die het geautomatiseerde luchthavenweer aanvullen of aanvullende informatie verstrekken. waarnemingen van het station. Er is onderzoek gaande om de geautomatiseerde stations in staat te stellen veel van deze verschijnselen te detecteren.

Geautomatiseerde stations kunnen ook last hebben van mechanische defecten, waardoor reparatie of vervanging nodig is. Dit kan het gevolg zijn van fysieke schade (door natuurlijke of door mensen veroorzaakte schade), mechanische slijtage of ernstige ijsvorming tijdens winterweer. Tijdens systeemstoringen zijn vaak menselijke waarnemers nodig om ontbrekende of niet-representatieve waarnemingen van het geautomatiseerde station aan te vullen. Er wordt ook onderzoek gedaan om robuustere systemen te produceren die minder kwetsbaar zijn voor natuurlijke schade, mechanische slijtage en ijsvorming.  
 
Bronnen: 1: Aplied R Code, 2: Sutron, Wikipedia-en
   
 
 
web design florida