5.2	Die Datenauswertung zur Lokalisierung der Wellenaufwindgebiete aus dem Segelflugbarogramm

Zur Lokalisation der Wellenaufwindgebiete standen GPS - Loggerdaten von insgesamt 25 Segelflügen zu sechs Terminen zur Verfügung, wobei die Mehrheit der Flüge von Wr. Neustadt aus gestartet wurde. Da diese Streckenflüge jeweils bei Südföhnlagen durchgeführt wurden, liegen nur Daten für den Bereich entlang und nördlich des Alpenhauptkammes vor. Von Nordföhnlagen sind keine Segelflug-aufzeichnungen vorhanden.

Zur Auswertung der Daten wird ein Fluganalyseprogramm verwendet, das speziell für den Segelflug entwickelt worden ist. Mit diesem Programm können die Flugdaten sowohl graphisch (Flightrack, Barogramm) dargestellt, als auch einzelne Parameter (Geogr. Koordinaten, Uhrzeit, Flughöhe, Ground Speed, gemittelte Vertikalbewegung des Flugzeuges für einen beliebigen Bereich, etc.) des Fluges zahlenmäßig erfasst werden.

Zur Lokalisierung von Wellenaufwindgebieten wird das Barogramm des Fluges
herangezogen, wobei aus den ersichtlichen Steiggebieten jene herauszufiltern sind, die zweifelsfrei auf eine Gebirgswelle zurückzuführen sind.
Der erste Schritt der Auswertung besteht nun darin, zwischen Hangwindsteigen einerseits und dem Höhengewinn in einer Leewelle andererseits zu unterscheiden. Thermiksteigen erkennt man dadurch, dass der Höhengewinn infolge des Kreisens mehr oder weniger über den selben Ort konzentriert ist. Diese Art des Aufwindes ist nicht Gegenstand der Untersuchung.

Eindeutige Hinweise für einen Wellenaufwind sind ein möglichst glatter und ruhiger Verlauf des Barographen im Steigen, hohe Vertikalgeschwindigkeiten und Höhen, die signifikant über das Gipfelniveau im betrachteten Gebiet hinausgehen. Zudem sollte aufgrund der Positionsdaten festgestellt werden, ob sich das Steiggebiet im Lee eines Gebirgszuges befindet.

In Abb. 5.1 ist im Barogramm eines Wellenstreckenfluges die laminare Strömung der Wellenströmung als gleichmäßig konstantes Steigen (glatte Barographenkurve) erkennbar, sowie auch durch den teilweise großen Höhengewinn von 1000 bis 2000 Meter.

Ein Hinweis für ein Steigen im Hangaufwind ist der sehr unruhige Verlauf der Barographenkurve im Niveau von Gebirgshängen oder knapp darüber, das durch die stark variierenden Vertikalbewegungen des Flugzeuges am Hang bedingt ist. Ein weiterer Indikator ist ein Steigen im Luv von Gebirgen, wenn es nicht wesentlich höher als das Gipfelniveau vorkommt. Als grober Erfahrungswert aus Pilotenberichten beträgt die vertikale Erstreckung eines tragenden Hangaufwindes selten mehr als 500 Meter über dem Kamm. Für einen zusätzlichen Höhengewinn bedarf es anderer Aufwindquellen (Thermik, Welle).

In Abb. 5.2 ist das Barogramm eines Segelfluges dargestellt, der ausschließlich im Hangaufwind durchgeführt wurde. Im Gegensatz zu Abb. 5.1 zeigt dieses Barogramm einen sehr unruhigen Verlauf in Höhen zwischen 2000m und 3500m msl (um bzw. knapp oberhalb des Kammniveaus der jeweiligen Gebirge). Wie der Vergleich von Abb. 5.1 mit Abb. 5.2 zeigt, fallen beim Hangwindsegeln die Höhenzuwächse pro Steigphase deutlich geringer aus als im Wellenstreckenflug. Zu beachten ist die unterschiedliche Größenordnung der Skala der Ordinate von Abb. 5.1. und Abb. 5.2.

Abb. 5.1 und Abb. 5.2 sind Idealfälle für einen reinen Wellenstreckenflug bzw. einen Streckenflug im Hangwind. Häufig nützt der Pilot beide Aufwindmöglichkeiten, sodass das Barogramm eine Mischform von Abb. 5.1 bzw. Abb. 5.2 darstellt. (Siehe dazu Abb. 5.4). Zum Teil ist es nicht möglich eine hundertprozentige Aussage über die Art des Aufwindes zu machen. Im Zuge der Auswertung für Wellen wurden nur eindeutige Fälle herausgegriffen.

Sehr schwierig äußert sich die Lokalisation von Wellenaufwindgebieten bei hohen Fluggeschwindigkeiten, da der Pilot gewillt ist, große Entfernungen in möglichst kurzer Zeit zurückzulegen (z. B. Rückflug nach Erreichen des letzten Wendepunktes). Beim Flug durch eine Leewelle wird bei Geschwindigkeitserhöhung des Flugzeuges das meteorologische Steigen reduziert, im Extremfall sogar überkompensiert, da höhere Reisegeschwindigkeiten mit höheren Eigensinkraten des Flugzeuges verbunden sind. Eine Geschwindigkeit von 120-130 km/h (TAS) entspricht je nach Flugzeugperformance einem Eigensinken von ca. 1 m/s, bei 180-200 km/h beträgt das Eigensinken bereits 2,5 bis 3 m/s. Bei Fluggeschwindigkeiten über 200 km/h nimmt die Eigensinkrate sehr rasch zu (siehe Abb. 5.3)

In obiger Abbildung sind die Polaren mehrere Segelflugzeuge der sog. Offenen Klasse gegenübergestellt. Die Flugzeugpolare ist eine aus Messungen gewonnene Kurve, die den Zusammenhang zwischen True Air Speed und Eigensinken beschreibt. Aus der Polare läßt sich bei bekannter True Air Speed (Abszisse) das Eigensinken des Flugzeuges (Ordinate) bestimmen.

Sehr gut ausgeprägte Wellen mit starken Vertikalbewegungen zeichnen sich - trotz hoher Fluggeschwindigkeiten - durch positive Steigwerte aus. In Abb. 5.4 ist der Ausschnitt eines Barogramm und die dazugehörige Ground Speed eines Föhnfluges vom 20.9.99 geplottet. Bei diesem Flug wurde sowohl im Wellenaufwind, als auch im Hangaufwind geflogen.
Im starken Anstieg am linken Rand des Barogramms ist ein sehr rascher Höhengewinn zu entnehmen. Es handelt sich hier um Steigwerte bis zu 7 m/s in einer Welle über Innsbruck. Der kurze Höhenverlust bzw. das nur mehr geringe Steigen vor Erreichen der Maximalhöhe ist bedingt durch die Beschleunigung des Flugzeuges auf eine Reisegeschwindigkeit bis über 200 km/h (Ground Speed). (Anmerkung: aus den aufgezeichneten Windmessungen herrschte bei dieser Flugphase ein S-Wind um 100 km/h, teilweise noch darüber. Flugzeug-Heading West).

Der Wendepunkt des Fluges liegt bei etwa 9:57 UTC , deutlich hervorgehoben, im Verhalten der Ground Speed (geringe GS beim Hinflug bzw. hohe GS beim Rückflug nach der Wende).

Abb. 5.4

Ausschnitt aus einem Barogramm mit Wellenaufwind -und Hangwindsteiggebieten

* Das Ende des Steigens des Flugzeuges bedeutet nicht unbedingt das tatsächliche Ende eines Wellenaufwindgebietes. Zum Beispiel wird aus flugtaktischen Gründen eine hohe Reigsegeschwindigkeit gewählt, um große Entfernungen in möglichst kurzer Zeit zurücklegen zu können. Im Zuge der Auswertung wurde das Ende des Wellensteiggebietes dann angenommen, wenn ein länger andauernder (zum Teil markanter) Höhenverlust vorhanden ist.

In der Zeit von 11:06 UTC bis 11:40 UTC zeigt das Barogramm ein immer nur kurz vorhandenes Steigen bzw. Fallen in Höhen zwischen 2000 m und 2500 m msl (Kammniveau), das typisch für Hangaufwinde ist und nicht als Wellenaufwindgebiete zu interpretieren ist.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Identifizierung von Wellenaufwinden ist das Überlagern der natürlichen Vertikalbewegungen der Luft durch dynamischen Effekte, die bei abrupten Fahrtänderungen des Flugzeuges entstehen. Dabei kommt es innerhalb kürzester Zeit (Größenordnung von 10 Sekunden) zu enormen Vertikalbewegungen (kräftiges Steigen durch "Hochziehen" bzw. kräftiges Sinken durch "Drücken" des Flugzeuges), die sehr leicht fälschlicherweise als wahre, meteorologische Vertikalgeschwindigkeit interpretiert werden. Um diesen Beschleunigungsfehler, auch "Knüppelthermik" genannt, in den Griff zu bekommen, werden nur mittlere Steigwerte über 1 bis 2 Minuten betrachtet.