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Flugflächen
Um Kollisionen am Himmel zu verhindern, fliegen Flugzeuge auf vordefinierten Höhen, die Flugflächen genannt werden. Diese Flugflächen sind vom Luftdruck abhängig und variieren unter verschiedenen Wetterbedingungen.
Um Kollisionen am Himmel zu verhindern, fliegen Flugzeuge auf vordefinierten Höhen, die Flugflächen genannt werden. Diese Flugflächen sind vom Luftdruck abhängig und variieren unter verschiedenen Wetterbedingungen.
Flugzeuge, die sich am Himmel fortbewegen, müssen vordefinierte Abstände einhalten, um Kollisionen zu vermeiden. Diese Separation wird in der Vertikalen durch die Nutzung von sogenannten Flugflächen sichergestellt. Die Flugzeuge fliegen dabei auf vordefinierten Flugflächen, die auf einem internationalen Standard beruhen. Dies stellt sicher, dass sie auf verschiedenen Höhen fliegen um Kollisionen zu vermeiden. Die meteorologischen Bedingungen beeinflussen die wahre Höhe der Flugflächen über Meer mit Konsequenzen für deren Nutzung. Daher stellt MeteoSchweiz der Flugsicherung regelmässig die wahren Höhen der Flugflächen zur Verfügung.
Um sich am Himmel zu orientieren und ihre Flughöhe zu erkennen, nutzen Piloten Höhenmesser. Diese Instrumente messen den Luftdruck der Umgebung (mit Hilfe von Drucksensoren an Bord) und rechnen diesen mittels eines Mechanismus auf eine angezeigte Flughöhe des Flugzeugs um.
Alle Piloten, vom Ballonfahrer über den Segelflieger und Hängegleiter bis hin zum Verkehrsflugzeug, nutzen die gleichen Referenzen im Flug. Um Kollisionen zu vermeiden, ist es wesentlich, dass sie alle die gleichen Einstellungen für ihren Höhenmesser verwenden. Unter diesem Gesichtspunkt wurde auf internationaler Ebene eine Standardatmosphäre definiert: Die International Standard Atmosphere (ISA). Die folgenden Referenzwerte gelten für die ISA Atmosphäre:
In der Realität hängt das Druckfeld am Boden und in der Höhe stark von den aktuellen meteorologischen Bedingungen ab. Tiefdruckgebiete sind eher mit niedrigem Luftdruck (unter 1013.25 hPa) verbunden, während Hochdruckgebiete eher hohen Luftdruck erzeugen (oberhalb von 1013.25 hPa). Entlang der Flugroute eines Verkehrsflugzeuges, die sich normalerweise über hunderte oder sogar tausende Kilometer erstreckt, kann der Luftdruck stark schwanken. Daher verwenden Piloten im Reiseflug den gemeinsamen Referenzdruck, damit ihr vertikaler Abstand gewährleistet ist. Anderenfalls sind die von ihren Höhenmessern angezeigten Werte nicht vergleichbar: Zwei Flugzeuge mit unterschiedlichen Druckeinstellungen können vertikal sehr viel näher beisammen fliegen, als die Anzeige ihrer Höhenmesser vermuten lässt.
Um den Luftverkehr zu entflechten und Kollisionen zu verhindern, fliegen die Flugzeuge im Reiseflug daher auf gemeinsamen Druckflächen die als Flugflächen oder englisch Flight Level oder der Abkürzung FL bezeichnet sind. Die Flugflächen entsprechen der Höhe in 100 ft (Hektofuss) über der Druckfläche von 1013.25 hPa gerechnet nach der Standardatmosphäre. Zum Beispiel ist der FL050 die Druckfläche, die sich 5000 ft über der Druckfläche 1013.25 hPa befindet. Die Flugflächen basieren alle auf der Höhenmesser Einstellung von 1013.25. hPa.
Diese Standardeinstellung wird oberhalb einer definierten Übergangshöhe (engl. transition altitude) angewendet, die über dem Relief festgelegt wird. Oberhalb dieser Höhe fliegen die Flugzeuge also nicht in einer konstanten Höhe über Boden sondern entlang den entsprechenden Flugflächen, welche einen konstanten Druck aufweisen.
Wie der Bodendruck über Zeit und von Region zu Region stark schwankt, so schwankt auch die wahre Höhe der Druckfläche 1013.25 hPa und damit auch die der Flugflächen.
Über den Britischen Inseln befindet sich ein Hochdruckgebiet, während über Norditalien ein Tiefdruckgebiet liegt. Ein Flugzeug, welches zum Beispiel von Rejkjavik über Frankreich nach Jordanien fliegt, wäre entsprechend starken Druckschwankungen ausgesetzt. Auf der gleichen Flughöhe von, sagen wir, FL180 (18'000 ft über der Druckfläche 1013.25) hingegen schwankt seine wahre Höhe während dem die Höhenmesseranzeige konstant bleibt.
Damit die im Reiseflug von den Höhenmessern gemessene Höhe in allen Flugzeugen die gleichen Werte anzeigen und damit der vertikale Abstand zwischen ihnen gewährleistet ist, müssen Piloten ihre Höhenmesser so einstellen, als ob der Druck auf Meereshöhe konstant 1013.25 hPa betragen würde.
Während der Flug mit dieser Referenzeinstellung den vertikalen Abstand der Flugzeuge sicher stellt, variiert die wahre Höhe zum Boden. Diese wird während dem Start und der Landung unterhalb eine festgelegten Übergangshöhe ermittelt, in dem der Höhenmesser auf den aktuellen Luftdruck des Flughafens (abgekürzt als QNH) umgestellt wird. (Die Definition dieses Begriffs auf der Druckseite)
Im Reiseflug erfordert die grosse Höhe über dem Boden keine nennenswerte Höhengenauigkeit. Daher fliegen die Piloten mit der Standardeinstellung von 1013.25 hPa (QNE).
In der anfänglichen Steig- oder Anflugsphase, in der die Flughöhe näher am Boden ist, werden die Höhenmesser auf das QNH des Flugplatzes eingestellt, auf welchem sie starten oder zu landen beabsichtigen. Der Wechsel zwischen QNH und QNE geschieht auf einer festgelegten Übergangshöhe (engl. transition altitude), die einen Minimalabstand zum Gelände einhält. Liegt die Flughöhe im Reiseflug unterhalb der Übergangshöhe, so wird auch im Reiseflug mit QNH geflogen und die Höhenmessereinstellung bei jedem Sektorwechsel angepasst.
MeteoSchweiz berechnet alle drei Stunden die wahren Höhen von FL100 sowie FL180 in Genf und FL140 in Zürich anhand der Messungen der Stationen Jungfraujoch und Gütsch, sowie den Radiosonden Payerne und Novarra. Die Werte dienen den Fluglotsen von Skyguide, um festzulegen, welche Flugflächen für die Alpenüberquerungen eingesetzt werden können und welche zu tief sind.
Die folgende Grafik zeigt die Entwicklung der 700-hPa- Geopotentialfläche, die vom 12. bis 13. Oktober 2020 an drei Stationen gemessen wurde. Wir stellen fest, dass die Höhe der Geopotentialfläche erheblich (um ca. 50 Meter) abgenommen hat als Folge einer Verbreiterung der Tiefdruckachse in der Höhe. Dadurch sinken die Flugflächen.