Mit speziellen Drohnen den Hurrikans auf der Spur

Diese Drohnen könnten irgendwann in der Lage sein, in den gefährlichsten Teil eines Hurrikans zu fliegen.

Hurrikan Satellitenaufnahme
Hurrikan Satellitenaufnahme

Die ordnungsgemäße Überwachung von Hurrikanen ist heute wichtiger denn je. Die atlantische Hurrikansaison 2020 war im wahrsten Sinne des Wortes eine Katastrophe (wie der Rest des Jahres?). Ein Rekord nach dem anderen fiel, als eine neue Welle noch nie dagewesener Stürme Nord- und Mittelamerika bombardierte.

Die brutale Hurrikansaison brachte 30 benannte tropische Stürme, 13 Hurrikane und sechs signifikante Hurrikane; die höchste, die zweithöchste und eine weitere, die zweithöchste in der Geschichte. Die Saison brachte wirtschaftliche Verluste, Todesopfer und lähmende Schäden an der Infrastruktur in der gesamten Region mit sich.  Berichten zufolge war diese Saison 73 % aktiver als üblich. Auch wenn die Saison nun vorbei ist, sind die Wunden dieser bedeutenden Stürme noch sehr frisch. Insgesamt scheinen die Hurrikane stärker zu werden.

In einer Studie, die in Nature veröffentlicht wurde, haben Klimaexperten festgestellt, dass die nordatlantischen Hurrikane mit der Erwärmung der Welt durch die Auswirkungen des Klimawandels viel mehr von ihrer Stärke behalten werden, wenn sie auf Land treffen. Dies wiederum führt tendenziell zu mehr Zerstörung und Todesopfern. Dieser „perfekte Sturm“ hat zum verstärkten Einsatz von technologisch fortschrittlichen Instrumenten zur Verfolgung und Vorhersage von Hurrikanen geführt. Drohnen entwickeln sich zu einem nützlichen Werkzeug für Klimaforscher auf der Jagd nach Hurrikanen.

Drohnen könnten die Zukunft der Datenerfassung sein

Auch Klimawissenschaftler und Meteorologen haben sich in den letzten Jahren die Drohnentechnologie zu eigen gemacht. Forscher der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) glauben, dass Einwegdrohnen eines Tages zu einem regulären Bestandteil der Hurrikanvorhersage werden könnten. In einer erst 2019 veröffentlichten Arbeit demonstrierte die NOAA, wie Einwegdrohnen Daten aus der unteren Augenwand eines Hurrikans sammeln könnten – dem gefährlichsten Teil eines Hurrikans.

Echtzeitdaten aus der unteren Augenwand eines Hurrikans könnten sich für Meteorologen als äußerst nützlich erweisen. Dieser Bereich zeigt an, wie stark und schnell sich ein Sturm entwickeln wird. Ein besseres Verständnis der Augenwand würde es den Meteorologen ermöglichen, ein genaueres Bild davon zu erhalten, wie sich ein Hurrikan entwickelt, und sie könnten diese Daten nutzen, um ihr Vorhersagemodell mit höherer Genauigkeit in Echtzeit zu verbessern. Flüge mit Besatzung in diesen Teil des Sturms kommen nicht in Frage, da in diesem Bereich des Hurrikans einige der stärksten Winde herrschen.

Seit 2005 und in Zusammenarbeit mit Raytheon entwickelt die NOAA Drohnen, die in der Lage sind, vorübergehend durch die turbulenten Winde eines Hurrikans zu fliegen. Seit etwa 2016 werden die Starrflügler-Drohnen Coyote von Raytheon eingesetzt, um wichtige Wettermessungen wie Temperaturen, Druck, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftfeuchtigkeit und Meeresoberflächentemperatur zu verfolgen.

Drohnen geben Forschern einen besseren Blick auf die hochgefährliche Unterseite eines Hurrikans

NOAA Hurrikan Drohne Abwurf
NOAA Hurrikan Drohne Abwurf

Das Drohnenprojekt der NOAA kommt immer besser in Fahrt. Im Jahr 2021 testeten sie ihre bisher fortschrittlichste Hurrikan-Jagddrohne, das unbemannte Fluggerät Altius-600. Sobald der Altius seine umfangreichen Tests bestanden hat, könnte die Drohne zusammen mit dem Coyote Hurrikan-Daten von der unteren Augenwand sammeln. Die Altius-600 bietet auch neue Funktionen für die Datenerfassung, wie z. B. die Fähigkeit, bis zu vier Stunden zu fliegen und Entfernungen von bis zu 265 Meilen (425 km) von ihrem Startpunkt zu überwinden. Leider kann der Altius, wie auch der Coyote, nicht geborgen werden, wenn er in Stürmen eingesetzt wird.

Im Laufe der Jahre hat die NOAA zwei Lockheed WP-3D Orion viermotorige Turboprop-Flugzeuge eingesetzt, um wichtige Wetterdaten zu sammeln. Natürlich halten sich diese Flugzeuge weit weg von der heftigen unteren Augenwand, da sie für pilotierte Flugzeuge zu gefährlich ist.

NOAA Hurrikan Drohne
NOAA Hurrikan Drohne

Stattdessen lassen die Wissenschaftler an Bord der Flugzeuge an Fallschirmen befestigte Sensoren, so genannte Dropsonden, ab. Diese sammeln Daten, während sie vom Himmel auf den Ozean herabfallen und dabei Windgeschwindigkeit und -richtung, Temperatur, Feuchtigkeit und Druck aufzeichnen. Obwohl sie sehr effektiv sind, liefern die Dropsonden den Meteorologen nur eine Momentaufnahme eines Sturms. Altius würde „etwas liefern, das einem Film näher kommt“.

„Dropsonden geben uns ‚Schnappschüsse‘ der Wetterbedingungen, während der kontinuierliche Datenfluss, der von unbemannten Flugzeugen gesammelt wird, eher einem Film gleicht“, sagt NOAA. „Der Einsatz der unbemannten Flugzeuge von NOAA Hurricane Hunters wird uns letztendlich helfen, Veränderungen in der Intensität und der Gesamtstruktur von Hurrikanen besser zu erkennen.“

Der Altius ist in der Lage, Daten über längere Zeiträume zu sammeln und dabei ein ganzheitlicheres Bild eines Sturms zu erstellen. Im Vergleich zu Dropsonden kann es jedoch nicht geborgen werden, wenn es in Stürmen eingesetzt wird. Derzeit arbeitet die NOAA zusammen mit der Navy daran, Altius in Betrieb zu nehmen.

Präzisere Daten würden zu besseren Vorhersagemodellen führen, wenn Stürme Land erreichen, um das Leben der Menschen und die Infrastruktur zu schützen, wo dies möglich ist. Drohnen werden eingesetzt, um Stürme vorherzusagen und die Schäden nach einem Sturm zu verfolgen.

Die Drohnen-Wettervorhersage für Hurrikane scheint auf dem Vormarsch zu sein. Außerhalb der NOAA haben Unternehmen wie Black Swift Technologies Drohnen entwickelt, die in der Lage sind, wissenschaftliche Nutzlasten in anspruchsvollen atmosphärischen Umgebungen zu fliegen, z. B. in großen Höhen, in der Arktis, in der Wüste, bei korrosiven Partikeln und starken Turbulenzen. Sie erwarten, dass ihre Drohnen für atmosphärische Missionen wie die Beurteilung von Waldbränden, Vulkanen und Tornados außerhalb von Wirbelstürmen eingesetzt werden. Die Geräte sind in der Lage, aus der Ferne zu fliegen und Dinge wie Geschwindigkeit, Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Meeresoberflächentemperatur zu verfolgen und die Informationen an ein Absetzflugzeug weiterzuleiten. Wie der Altius der NOAA testet auch Black Swift Technologies derzeit seine Fahrzeuge, um die Ausdauer, Kommunikationsreichweite und Flugzeit seines Hurrikan-Jagdfahrzeugs zu erhöhen.

Black Swift Technologies
Black Swift Technologies stellt ebenfalls hochentwickelte Drohnen her

Nach dem Sturm finden Drohnen auch einen Platz bei der Bewertung von Umweltschäden. Genau wie ihre erdgebundenen Rover-Vettern werden Drohnen zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Vermessung von Land nach einem Hurrikan. Drohnen sind in der Lage, schwer zugängliche Gebiete zu erkunden, den Gesamtschaden des Sturms zu erfassen und nach Überlebenden zu suchen. Die Drohnentechnologie hat noch einen weiten Weg vor sich. Diese Flugroboter sind nützliche und billige Werkzeuge, die Meteorologen bei der Untersuchung von Hurrikanen immens helfen können.