AMDAR - Aircraft Meteorological DAta Relay

AMDAR Programme เป็นระบบอัตโนมัติที่ทำการบันทึกและรายงานผลการตรวจข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยาจากอุปกรณ์เซนเซอร์ที่ติดตั้งกับเครื่องบิน ซึ่งเริ่มดำเนินงานตั้งแต่ราวต้นปี 90 ทำการประมวลผลข้อมูลด้วย Software Avionics AMDAR แล้วส่งผ่านระบบสื่อสารของเครื่องบิน ACARS (Aircraft Communications Addressing and Reporting System) กลับมายัง NMHS ( National Meteorological and Hydrological Services ) ที่เป็นสถานีรับภาคพื้นดิน ตามรูปที่ 1 ดำเนินงานตามโครงการขององค์การอุตุนิยมวิทยาโลก ( WMO) และประเทศภาคีสมาชิก ร่วมมือกับบริษัทสายการบินที่เป็นพันธมิตรร่วมกัน (ในปัจจุบันนี้มี 40 สายบิน) เพื่อดำเนินการประมวลผลและตรวจสอบคุณภาพของข้อมูลตามข้อกำหนดของทาง WMO เพื่อให้ได้ข้อมูล Upper Air Data ที่เป็น Near Real Time ในทุกสนามบินหลักของแต่ละประเทศ ก่อนส่งกระจายออกสู่ระบบสื่อสาร GTS ต่อไป

AMDAR Software สามารถทำงานได้ดีกับเครื่องบินรุ่นใหม่ ๆ ที่มีระบบ ACARS  ซึ่งปัจจุบันตามโครงการของ WMO มีใช้อยู่ 2 Platforms คือ 

-           AOSFRS (AMDAR Onboard Software (AOS) Functional Requirements Specification)

-           ARINC 620 AOS (Aeronautical Radio Incorporated specification 620‐7 (ARINC 620) AMDAR Onboard Software)

การจัดการข้อมูล AMDAR

     ข้อมูลที่ส่งจากเครื่องบินมายัง NMHS ( National Meteorological and Hydrological Services ) ภาคพื้นดิน โดยทางระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม หรือ คลื่นวิทยุความถี่สูง ( VHF, HF) จะถูกบริหารจัดการเพื่อคัดกรองคุณภาพก่อนที่จะทำการแปลงรหัสออกมาเป็นข้อมูลเพื่อส่งกระจายออกไปยังภาคีสมาชิกทั้งของ WMO และสายการบินที่เป็นพันธมิตรร่วมในโครงการ ทางการสื่อสารระบบ GTS ในรูปแบบเดิมเป็น Text Format (FM42) และรูปแบบที่ใช้แพร่หลายในปัจจุบันเป็น BUFR Code Format (FM94)

                    การบันทึกข้อมูลและรายงานจะเริ่มจากสนามบินต้นทาง จนถึงสนามบินปลายทาง ดังรูปที่ 2 ข้อมูลจะมีการรายงานทั่วไปในขณะเครื่องบินขึ้น/ลง: เป็นลำดับคือ

- ระดับล่างของชั้นบรรยากาศ รายงานในช่วงทุก10 hPa หรือ ทุก 6/60 วินาที

- ช่วงระยะกำลังไต่ระดับบินขึ้นไปถึงระดับเพดานบิน: รายงานในทุกช่วง 50  hPa หรือทุก 20/60 วินาที

- การรายงานในขณะที่บินในเส้นทาง: ช่วงการรายงานในเวลาทุก 3 - 7 นาที

ข้อมูลที่รายงานโดยเครื่องบินพาณิชย์ในปริมาณมากนี้จะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ เพื่อการบริการงานทางด้านอุตุนิยมวิทยาและอุทกวิทยา (NMHSs), อุตสาหกรรมการบิน นักวิจัย และผู้ใช้อื่น ๆ โดยที่การจัดการข้อมูลของสภาพอากาศประเภทนี้ ทางองค์การอุตุนิยมวิทยาโลกได้จัดโครงการ AMDAR เพื่อมาทำการรวบรวมข้อมูลอุตุนิยมวิทยาจากเครื่องบิน ประมวลผลและกระจายออกไปยังหน่วยงานที่เป็นพันธมิตรใช้ประโยชน์ คือ:

•โปรไฟล์มีรายละเอียดสูงของค่าอุณหภูมิอากาศ ทิศทางและความเร็วลม แต่ละสนามบิน

•รายงานค่าของตัวแปรอุตุนิยมวิทยาจากเครื่องบิน ตามระดับบินในเส้นทางบิน

•ตำแหน่งละติจูด ลองจิจูด ระดับความสูงตามความกดอากาศ ของเวลาที่ทำการบันทึกจากเครื่องบิน

           •Turbulence และ Icing

• ความชื้นชั้นบรรยากาศ (ยังมีเฉพาะในบางเที่ยวบิน)

 คุณภาพของข้อมูล AMDAR เป็นไปตามข้อกำหนดของ WMO  

-           Variable Uncertainty Temperature ±1.0°C

-           Wind vector ±2–3 m/s

-           Pressure altitude ±4 hPa

รายละเอียดเพิ่มเติมที่ https://www.wmo.int/pages/prog/www/GOS/ABO/AMDAR/AMDAR_System.html

AMDAR เป็นข้อมูลอุตุนิยมวิทยาที่บันทึกจากเซนเซอร์ที่ติดตั้งกับเครื่องบิน ตามข้อกำหนดมาตรฐานของ WMO เพื่อจะนำมาสนับสนุนการบริการสภาพอากาศทางด้านการบินและการประยุกต์ใช้ด้านอื่น ๆ ในองค์การอุตุนิยมวิทยาโลก ซึ่งองค์ประกอบหลักของ AMDAR  ก็คือข้อมูล Upper Wind Profiles เที่ยวบินขาขึ้นที่สนามบินต้นทางและเที่ยวลงที่สนามบินปลายทาง ที่มีปริมาณความถี่ของข้อมูลมากกว่า Radiosondes

ประโยชน์ด้านอุตุนิยมวิทยา

สามารถนำมาประยุกต์ใช้ เพื่อการพยากรณ์อากาศของการเกิดปรากฏการณ์ที่สำคัญ ในช่วง 48 ชั่วโมงข้างหน้า โดยเฉพาะข้อมูลที่ใกล้เคียงกับระดับเพดานความสูงที่ทำการบินของเครื่องบินพาณิชย์โดยทั่วไป เช่น     

-การคาดหมายอุณหภูมิ ทิศทางและความเร็วลม ที่ระดับผิวพื้นไปถึงระดับบรรยากาศชั้นบน

-คาดหมายบริเวณเกิดการก่อตัวของพายุฝนฟ้าคะนองและความรุนแรง

-บริเวณที่มีความปั่นป่วนของกระแสอากาศ (Turbulence)

-บริเวณที่เกิดลมเฉือนและระดับความรุนแรง

-การเกิดหมอก หรือ เมฆชั้นต่ำ ๆ

-บริเวณแนวกระแสลมแรง เป็นต้น  

รวมทั้งการนำมาใช้ปรับปรุงการคาดหมายของการระบบพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข (NWP) ให้มีความแม่นยำเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอยางยิ่ง การคาดหมายลมและอุณหภูมิ ที่ระดับใกล้เคียงกับระดับทำการบินของเครื่องบินพาณิชย์ ที่ความสูงของความกดอากาศที่ 200-300 hPa และระดับช่วงทำการลดเพดานบินลงมาที่ 500 hPa

ข้อมูลเหล่านี้ยังใช้สำหรับการติดตามสภาพภูมิอากาศประจำถิ่น ประเทศ และระดับโลก และการประยุกต์เพื่อการพยากรณ์ นอกจากนี้ยัง ใช้สำหรับการวิจัย เช่นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ รู้ถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างความร้อนในชั้นบรรยากาศ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการศึกษาตัวขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์

ประโยชน์ด้านกิจการบิน

การเข้าร่วมใน AMDAR นำไปสู่ประโยชน์ที่ทราบกันดีและมีความสำคัญของการพยากรณ์ทางอุตุนิยมวิทยาและการบริการด้านการบิน โดย NMHS ทำการกระจายข้อมูล AMDAR  โดยอัตโนมัติไปยัง NMHSs อื่น ๆ ที่เป็นสมาชิกของ WMO ที่เป็นศูนย์ ต่าง ๆ ของการดำเนินงานแบบจำลอง เช่น ECMWF และ WAFCsสามารถดำเนินการวางแผนการบินได้อย่างมีประสิทธิภาพจากต้นทาง-ปลายทาง

สายการบินที่อยู่ในเขตข้อมูลน้อย ย่อมมีแนวโน้มที่จะเห็นผลกระทบมากใน การบริการที่เกี่ยวข้องกับการพยากรณ์อากาศและ NWP โดยข้อมูล AMDAR จะเพิ่มประโยชน์และประหยัดค่าใช้จ่ายให้กับสายการบิน เป็นหลักใหญ่ คือ

-           ลดค่าใช้จ่ายที่จะเกิดจากผลกระทบจากสภาวะอากาศที่ทำให้เกิดความล่าช้าของเที่ยวบิน

-           ความแม่นยำของการพยากรณ์ลักษณะอากาศในเส้นทางการบิน เพื่อให้เกิดความปลอดภัยผู้โดยสารและทรัพย์สิน

-           การคาดหมายลมชั้นบนที่ดีสามารถช่วยลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงในแต่ละเที่ยวบินเพื่อการประหยัดพลังงาน

-           มีการตรวจสอบติดตามการทำงานของอุปกรณ์เซนเซอร์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องบิน

-           ลดผลกระทบมลภาวะด้านสิ่งแวดล้อม

รายละเอียดเพิ่มเติม http://www.wmo.int/pages/prog/www/GOS/ABO/data/ABO_Benefits.html

- AMDAR data in NWP – HKO Experience

              ในการดำเนินการระบบพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข ( Numerical Weather Prediction) ของฮ่องกง ในแบบ Meso-Scale มีข้อมูลอากาศชั้นบนที่เป็นผลการหยั่งอากาศ (Upper Air Sounding) จำนวน 1305 รายงานต่อวัน และข้อมูลจาก AMDAR จำนวน 106236 รายงานต่อวัน โดยจะทำการ Update ข้อมูลเข้าสู่ระบบทุก  3 ชม.

            ในปัจจุบันนี้ฮ่องกงได้ทำการปรับปรุงข้อมูลของ AMDAR ที่ Generated แล้วส่งผ่านระบบ GTS เป็นในรูปแบบของ BUFR Code (FM94) และเพิ่มปริมาณการรับข้อมูล AMDAR มาจากเครื่องบินเพื่อทำการ Generateในxปริมาณความถี่ที่สูงมากขึ้น

ตัวอย่าง   

ประโยชน์ที่สายการบินคาเธ่ย์แปซิฟิค นำเสนอผลที่ได้รับจากการเข้าร่วมในโปรแกรม: AMDAR

-            การจัดการเพื่อหลีกเลี่ยงสภาพอากาศรุนแรงในแต่ละเที่ยวบิน เช่น Turbulence

-            บริหารระยะเวลาได้ถูกต้องในการบินไปยังจุดหมายปลายทาง

-            การวางแผนเที่ยวบินและการใช้เชื้อเพลิงที่แม่นยำมากขึ้นตามระยะทางที่บิน เป็นการเพิ่มความเชื่อมั่นแก่นักบินที่จะลดความเสี่ยงในสถานการณ์ฉุกเฉิน

-            มีข้อมูลลมที่ดีมากยิ่งขึ้นสำหรับการไต่ระดับบิน

-            มีข้อมูลพยากรณ์สภาพอากาศ ที่ถูกต้องมากขึ้นเพื่อสนับสนุนการขึ้น/ลงของแต่ละเที่ยวบิน

   โดยมีข้อมูลจากรายงานของเครื่องบิน CX จำนวน 34  ฉบับต่อวัน และมีข้อมูลจากเครื่องบิน KA จำนวน24  ฉบับต่อวัน โดยมีข้อตกลงร่วมในการส่งรายงานข้อมูล AMDAR ให้แก่ HKO อย่างต่อเนื่องเพื่อใช้ในการปรับปรุงในการพยากรณ์อากาศ

                   

                   - ASIA Region II AMDAR status update

                           ปัจจุบันในภูมิภาคเอเชีย RA II มีเพียง 4 ประเทศที่ได้ดำเนินการในโปรแกรม AMDAR ของทาง WMO แล้วก็คือ

                   - จีน                   มีพันธมิตรร่วม 4 สายการบิน

                   - ฮ่องกง              มีพันธมิตรร่วม 2 สายการบิน

                   - ญี่ปุ่น                มีพันธมิตรร่วม 2 สายการบิน

                   - เกาหลีใต้           มีพันธมิตรร่วม 2 สายการบิน

           สำหรับในภูมิภาค Asia Pacific & SE Asia  ( ยกเว้น ญี่ปุ่น, เกาหลีใต้, ฮ่องกงและจีน) มีข้อมูลน้อยมากไม่ถึง 1 % เมื่อเทียบกับผลการดำเนินงานของโครงการ พบว่ามีเพียง 9 เมืองที่มีรายงานข้อมูล AMDAR  โดยที่สิงคโปร์มีปริมาณข้อมูลสูงสุดที่จำนวน 221 รายงานต่อสัปดาห์

          การพัฒนาในภูมิภาคเอเชีย RA II

§ จีนได้พัฒนาจากส่งข้อมูลในรูปแบบของ Text Format มาเป็น BUFR Code

§ ฮ่องกงได้เพิ่มขยายการ Generated ข้อมูลเพื่อทำการกระจายออกสู่ช่องทาง GTS จากจำนวน 9 ฉบับ เป็น  50 ฉบับ รวมทั้งเพิ่มปริมาณความถี่การนำเข้าข้อมูลเพื่อประมวลผลเป็นทุก 3 วินาที

§   มีเพิ่มการรายงาน Windshear

§ JMA, HKG, UAE-MET มีการดำเนินการก้าวเข้าสู่ Mode -S

        - Water Vapour Measurement

สำหรับอุปกรณ์การตรวจวัดความชื้นในบรรยากาศ ได้มีการติดตั้งแล้วสำหรับเครื่องบินแบบใหม่ ๆ ของบริษัทผู้ผลิตทั้ง AIRBUS และ BOEING จะทำให้ได้รับข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยาที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นซึ่งเป็นประโยชน์มากในการคาดหมายลักษณะอากาศและการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข (NWP) โดยเครื่องมือนี้ติดตั้งได้กับเครื่องบินทุกแบบ ในปัจจุบันดำเนินการแล้วในภูมิภาคยุโรปและอเมริกา

 - Other Aircraft Based Observation System

                      ระบบส่งข้อมูลผ่าน ADS-C ( Automatic Data Surveillance, Contract), ADS-B ( Automatic Data Surveillance, Broadcast), Mode-S และ Troposphere AMDAR (TAMDAR)

           ADS-C ผ่านการเชื่อมโยงทาง ATSU (Air Traffic Services Unit) or AOC ตามที่กำหนดใน ANNEX 3 /Chapter 5 และในคู่มือ ICAO Doc. 8896

                      ระบบAFIRS  (Automated Flight Information Reporting System) ใช้ในออสเตรเลีย

-Data from Air Navigation System : ADS-B and HKO

ฮ่องกงได้มีการติดตั้งเครื่องรับระบบ ADS-B ในปี 2016 จาก ADS-B พัฒนาสู่การใช้ Mode-S Downlink ที่มีขีดความสามารถที่สูงเพิ่มขึ้น เพื่อที่จะประมวลผลและส่งข้อมูลด้านอุตุนิยมวิทยาได้

ตัวอย่าง ข้อมูลจาก AMDAR