WRF simulation of the atmospheric conditions in some aircraft accidents

• Main Author: Lozano Sánchez, Miguel
• Other Authors: Mazón Bueso, Jordi
• Format: Bachelor Thesis
• Language: Spanish
• Published: Universitat Politècnica de Catalunya 2013
• Subjects: Àrees temàtiques de la UPC::Aeronàutica i espai; Meteorology in aeronautics; Aircraft accidents > Statistics; WRF simulation; Meteorology; Aeronavigation; Turbolence; Aircraft; Accident; Avions; Meteorologia en l'aeronàutica; Alta; Arctic; Baja; Consecuencia; Invierno; Niebla; Puño
• Online Access: http://hdl.handle.net/2099.1/19237

Aviation, probably more than any other mode of transportation, is greatly affected by weather. Commercial aviation must deal with storms, fogs, windshears, ash from the volcanoes, intense rain, turbulences and other weather phenomena regularly. In this document are exposed in detail the effects of these phenomena on the aircraft's performance and on the airport facilities. Additionally, it is performed too, a study of the impact that these weather phenomena have had in aviation in the period from 1967 to 2010 at global level. The study shall, in particular, analyze the impact of these phenomena on the number of accidents per year and the number of fatalities per year, according to the phase of flight, the climatic zone and the meteorological seasons. As result of the analysis, it is necessary to note, that the number of accidents due to unfavorable weather conditions represent 40,7 % of the events, which occurred during this period and has a clear descending evolution since the 1990s. Most accidents and fatalities take place during the take-off, climb, approach and landing stages. During these phases aircrafts are close to the ground and in a more vulnerable configuration than during other flight phases, also a external perturbation induced by low visibility, fog, or rain can crash the aircraft. During the enroute phase of flight, turbulences, CATs and storms are especially hazardous to modern jet aircrafts structures. The probability to suffer an accident increases in temperate zones during the approach phase in winter. The eruption of Mount Pinatubo in 1991, which raised the number of accidents for meteorological reasons in 1993 to 47, altered the Earth's climate (Arctic Oscillation) specifically in the high latitudes of the temperate zones, leading to the appearance and disappearance of meteorological phenomena on atypical regions. The study of the University of Reading, which used the same turbulence models that air traffic controllers use every day, found that the frequency of turbulence on the many flights will double by 2050 and its intensity increase by 10-40%. That's a reason to investigate more; we have to know better our atmosphere. Additionally it is studied the case of the accident of AF447 of June 1, 2009 with the help of the WRF model, remarking through this relatively current example, the affect of the weather phenomena on the modern aircraft. Therefore, the primary aim of this study is to prove, that aircraft remain dependent on weather conditions. Las aeronaves comerciales que transportan pasajeros se enfrentan diariamente a tormentas, nieblas, vientos de cizalla, cenizas de volcán, lluvias intensas , turbulencias y otros fenómenos meteorológicos que dejan a los pasajeros con el corazón en un puño en el mejor de los casos. E n e l presente documento , se exponen detalladamente, cuáles son los efectos de estos fenómenos sobre las performances de la aeronave y de las instalaciones aeroportuarias. Complementariamente se realiza un estudio sobre el impacto que han tenido estos fenómenos meteorológicos en la seguridad aérea , a nivel mundial, en el período de 1967 a 2010. En concreto se analiza su repercusión sobre el número de accidentes aéreos y el número de fallecidos, en función de la fase de vuelo, de la zona climática del p laneta y de la estaci ón del año. Como resultado del análisis , se observa que la siniestralidad aérea por causas atmosféricas , representa el 40,7% de los sucesos , ocurridos durante este período y tiene además una clara evolución descendente desde la década de los 90. Las causas más importantes durante las fases de vuelo cercanas a tierra son la baja visibilidad, la niebla, y la lluvia, mientras que para mayor altitud lo son las turbulencias, las CATs y las tormentas . Respecto a la distribución , se obtiene qu e la probabilidad de sufrir un accidente, aumenta durante el invierno en las zonas templadas, corriendo especialmente riesgo durante la fase de aproximación. Para corroborar la influencia de la meteorología en la aviación , también se ha analizado la erup ción del Monte Pinatubo de 1991, que elevó el número de accidentes aéreos por causas meteorológicas en 1993 a 47, alterando el clima del planeta (oscilación ártica), especialmente en las latitudes altas de las zonas templadas, provocando la aparición y des aparición de fenómenos meteorológicos en regiones atípicas. Exponiéndose también , que a partir de 2050 como consecuencia del calentamiento global y la mayor concentración de CO2 en la atmosfera , las aeronaves encontrará n con mayor frecuencia e intensidad t urbulencias durante la fase de crucero. Adicionalmente se estudia el caso del accidente de l AF447 del 1 de Junio de 2009 mediante el modelo WRF , remarcándose mediante este ejemplo relativamente actual, la vulnerabilidad todavía existente de las aeronaves modernas ante fenómenos meteorológicos como el engelamiento unido a las malas decisiones de los pilotos y a unos criterios de certificación de las sondas de Pitot que no se ajustan a los parámetros que se encuentran realmente en la alta troposfera. Por lo tanto, e l objetivo principal de este trabajo es demostrar que a pesar de los avances tecnológicos, la formación sistemática de los pilotos, y la mejora en el conocimiento de la atmosfera, las aerona ves actuales siguen dependiendo aunque en menor medida , de las condicione s del medio en el que se mueven , siendo necesario seguir investigando para conocer mejor la atmosfera.