Gibt es einen Ort, an dem die Flughöhe negativ ist?

Es gibt einige Flughäfen in Meereshöhe, da viele größere Städte in Meeresnähe liegen. Es gibt sogar einige Flughäfen unter dem Meeresspiegel. Amsterdam Schiphol ist dafür ziemlich berühmt (zumindest dort, wo ich wohne), obwohl die offizielle Flugplatzhöhe nur -11 Fuß oder -3 m beträgt.

Laut der Wikipedia-Liste der niedrigsten Flughäfen ist der Flugplatz Bar Yehuda in Israel mit -1.240 Fuß oder -378 m der Flughafen mit der niedrigsten Höhe. Hier ist ein Screenshot aus diesem YouTube-Video, das in einer Musterhöhe von -400 Fuß fliegt, bevor es in Bar Yehuda landet:

Kurze Antwort

Wenn Sie nur einige Orte unter dem Meeresspiegel kennenlernen möchten, gibt es viele verwandte Sammlungen für Orte und Flughäfen , und es besteht wenig Interesse, sie hier zu kopieren. Aber eigentlich geht es bei Ihrer Frage nicht um solche Listen, sondern ob ein Höhenmesser bei Verwendung eine negative Höhe anzeigen kann ...

Beim Testen und Arbeiten mit Avioniksystemen habe ich noch nie eine Höhe nahe 0 oder negativ gesehen. Gibt es einen Ort, an dem beim Fliegen über dem Höhenband der Wert -ve angezeigt wird? Vielleicht beim Fliegen zwischen Grand Canyons?

... die überraschende Antwort ist, dass ein barometrischer Höhenmesser je nach Einstellung jederzeit und an jedem Ort (innerhalb der technischen Grenzen) einen negativen Wert anzeigen kann, nicht nur an Orten unterhalb des Meeresspiegels.

Ein üblicher Höhenmesser, wie er seit den ersten Jahren der Luftfahrt in Flugzeugen verwendet wird und noch heute verwendet wird, ist eine falsche Bezeichnung, er misst nicht die Höhe, sondern den atmosphärischen Druck .

Druckhöhe vs. Höhe

Barometrische Höhenmesser sind keine Instrumente, die eine geometrische Höhe messen, sondern den lokalen atmosphärischen Druck, der zufällig mit der Höhe verbunden ist, aber in einem ziemlich instabilen Verhältnis, das vom Wetter abhängt.

Das ft-Zifferblatt ist ein überschriebenes hPa-Zifferblatt. Um fair zu sein, diese Skala ist keine Höhenskala, sondern eine Druckhöhenskala . Diese genaue Formulierung, die der Meteorologie angehört, wird selten verwendet, nur wenn jemand daran erinnern möchte, wie man einen Höhenwert erhält. Die tatsächliche Höhe ist die geometrische Höhe , die üblicherweise mit einem Satellitennavigationssystem bestimmt wird . Barometrische Höhenmesser waren die einzige Lösung in der Luft, um die Höhe vor der Entwicklung der Trägheitsplattform abzuschätzen.

Ein barometrischer Höhenmesser hat keine absolute Referenz, die Besatzung stellt die Referenz ein, was in einer anfänglichen Konfiguration dem Drehen des Zifferblatts hinter den Nadeln entspricht. Die Besatzung verwendet die Referenz, die für einen bestimmten Zweck am besten geeignet ist. Der Referenzdruck wird einfach vom gemessenen Druck subtrahiert, bevor er in ft umgewandelt wird, daher zeigt der Höhenmesser 0 in der Höhe an, in der der Referenzdruck gefunden wird, unabhängig von der tatsächlichen Höhe. Darunter sind die Höhenangaben negativ.

Viele Flugzeuge bestimmen ihre tatsächliche geometrische Höhe unter Verwendung von Trägheitsbezug und/oder Satellitennavigation. ACAS arbeitet ausschließlich mit geometrischen Höhen, ADS-B kann sowohl Druck als auch geometrische Höhe melden. Die vertikale Trennung von Flugzeugen basiert jedoch darauf, dass jedes Flugzeug mit einer Druckhöhe navigiert. Wenn die geometrische Höhe bekannt ist, wird sie daher von der Besatzung nicht verwendet und im Allgemeinen nicht angezeigt.

Ein auf QFE bezogener Höhenmesser zeigt die Höhe über dem Bezugspunkt an

Referenzdrücke (QNE, QFE, QNH) werden mit ihren Buchstaben im Q-Code bezeichnet , einem System vorformatierter Fragen/Antworten, das in der Schifffahrt und Luftfahrt verwendet wurde, bevor die Funktelegraphie durch Sprachkommunikation ersetzt wurde.

In der Vergangenheit war es üblich, den Flugplatzdruck QFE als Referenz zu verwenden. Bei dieser Einstellung zeigt der Höhenmesser einfach die Höhe über dem Flugplatz an.

Die Verwendung eines Altiport-QFE führt natürlich zu negativen angezeigten Werten, wenn unterhalb des Altiports geflogen wird, oder genauer gesagt, wenn an einem Ort geflogen wird, an dem der Druck höher als QFE ist. Diese Methode wird heute nicht empfohlen, wird aber immer noch verwendet und ist zum Beispiel üblich, um Flugplatzkreise in Großbritannien zu fliegen .

Normalerweise sind Besatzungen nicht wirklich daran interessiert, ihre genaue Höhe im Reiseflug zu kennen, sie haben kein Problem damit, Routen bei konstantem atmosphärischem Druck zu folgen, wobei die Höhenmessernadeln auf einen bestimmten Wert eingefroren sind, während ihre geometrische Höhe tatsächlich variiert.

Da jedes Flugzeug Druckhöhe anstelle von Höhe verwendet, besteht die vertikale Trennung von Flugzeugen darin, sie auf verschiedenen isobaren Oberflächen fliegen zu lassen, ATC verwendet Flughöhen (FL), um Druckhöhen zuzuweisen. FL sind in 100-Fuß-Druckhöhenschritten beabstandet, z. B. entspricht FL 100 dem Druck bei 100 x 100 (10.000) Fuß und FL 101 dem Druck bei 101 x 100 (10.100) Fuß im Standardatmosphärenmodell.

Das Ermitteln und Verwenden des QNH an einem Ort für einige Zeit

Die Druck-Höhen-Äquivalenz des Standard-Atmosphärenmodells basiert auf einem mittleren Tagesdruck auf Meereshöhe. Wenn sich das Wetter jedoch ändert, ändert sich der Druck an einigen Orten, und die Druckhöhe kann sich ziemlich von der geometrischen Höhe unterscheiden. Bei 10.000 Fuß kann dieser Unterschied 500 Fuß betragen.

Wenn Besatzungen in Bodennähe operieren, benötigen sie eine bessere Höhengenauigkeit, um zu navigieren und Kollisionen mit Hindernissen zu vermeiden. Das Modell wird korrigiert, indem die lokalen Bedingungen eingeführt werden.

Diese Korrektur besteht in der Rückrechnung des Drucks auf Meereshöhe unter Berücksichtigung der aktuellen Drucktendenz, die auf dem Flugplatz beobachtet wird. Dieser neue Meeresspiegeldruck ist als QNH bekannt. Telegraphen, die den Q-Code verwenden, hätten „ QNH 1021 1000Z “ gesendet , das hätte genau bedeutet: „ Wenn Sie die Unterskala Ihres Höhenmessers auf 1021 hPa einstellen, würde das Instrument Ihre Höhe anzeigen, wenn Sie bei mir am Boden wären Bahnhof um 10:00 Uhr ".

Die Luftfahrt verwendete in der Vergangenheit auch eine vollständigere Korrektur, die Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit in die Berechnung einbezog. Es war als QFF bekannt, wurde aber durch das einfachere QNH ersetzt.

Kurz vor der Landung erhält die Besatzung den QNH- Wert des Flughafens von der ATC- oder ATIS-Übertragung und stellt die Höhenmesserreferenz auf diesen Wert ein. Wenn die Dinge richtig gemacht werden, zeigt der Höhenmesser des Flugzeugs bei der Landung ungefähr die Flughafenhöhe an.

Wie im Bild oben zu sehen ist, wird nun jeder Ort unterhalb der gepunkteten blauen Linie (QNH-Oberfläche) mit einer negativen Höhe assoziiert, zB wenn man nahe am Gelände auf der rechten Seite fliegt.

Die Höhe ist nur in dem Bereich genau, in dem QNH berechnet wird

Wenn die Besatzung die Höhenmesserreferenz auf das QNH setzt, definiert sie tatsächlich die dem Meeresspiegel entsprechende isobare Oberfläche neu und bestimmt somit ein Volumen mit negativen Höhen. Da das QNH vom aktuellen lokalen Wetter abhängig ist, hängt auch diese Lautstärke vom lokalen Wetter ab.

Das Vorhandensein von Bereichen mit Unterdruck und allgemeiner Bereichen mit ungenauem Druck ist darauf zurückzuführen, dass eine QNH-Einstellung nur in dem Bereich gültig ist, für den sie berechnet wurde. Wenn wir auf einem Flughafen auf der rechten Seite landen würden, würden wir das von diesem Flughafen berechnete QNH für sein eigenes Gebiet bekommen. Dieses QNH wäre ein höherer Wert und die entsprechende gepunktete blaue Linie wäre niedriger als die gezeigte. Die Start- und Landebahnhöhe wäre mit dieser Einstellung richtig, aber jetzt für den Flugplatz auf der linken Seite falsch.

Eine negative Höhe ist nur eine Frage der Höhenmessereinstellung und kann jederzeit beobachtet werden, wenn Sie mit einer Referenz fliegen, die nicht dem lokalen QNH entspricht. Aus diesem Grund sind Flugzeuge unterhalb einer bestimmten Höhe gesetzlich verpflichtet, ein lokales QNH zu verwenden, das von einem lokalen Flugplatz (z. B. in einem Radius von 100 nm in Australien ) bezogen wird, oder zumindest ein Gebiets-/regionales QNH, das für einige große eine Annäherung ist Bereich.

Aber es gibt eine Ausnahme: Einige Höhenmesser werden nie auf das lokale QNH eingestellt.

Verwenden von QNE anstelle von QNH, um die Höhe zu melden

Die Transponder-Modi C/S und ADS-B beinhalten zusätzlich einen barometrischen Höhenmesser, der fest auf den Mitteldruck auf Meereshöhe von 1013,25 hPa eingestellt ist. Es gibt einen entsprechenden Q-Code-Eintrag, QNE. Lassen Sie uns rekapitulieren:

• QFE = Druck am Flugplatz.
• QNE = Standarddruck auf Meereshöhe im Modell, 1013,25 hPa.
• QNH = Retroberechneter Luftdruck auf Meereshöhe basierend auf QFE.

Diese auf QNE bezogene Höhe kann von Zeit zu Zeit negativ sein, wenn in geringer Höhe bei hohem atmosphärischem Druck geflogen wird. Es wird jedoch vom Radarsystem korrigiert, bevor es den ATC-Betreibern durch den Wert des lokalen QNH angezeigt wird (danke an @JanHudec für die Klarstellung).

Aber persönliche Mode S- und ADS-B-Empfänger führen diese Korrektur standardmäßig nicht durch, da der QNH-Wert nicht bekannt ist.

Negative Höhe wird auf dem persönlichen Mode-S-Empfänger angezeigt

Rennes St. Jacques (LFRN) ist ein Flughafen in der Nähe des Ärmelkanals in Frankreich, seine Höhe beträgt 124 Fuß . Im theoretischen Modell sind 124 ft 5 hPa. Wenn der Flughafendruck 1018,25 beträgt, ist sein retroberechnetes QNH 1013,25 und gleich QNE. Unter diesen Bedingungen meldet ein Modus-S-Transponder, der permanent auf QNE eingestellt ist, dieselbe Höhe wie die auf dem aktuellen QNH eingestellten Cockpit-Höhenmesser.

Von Zeit zu Zeit ist dieser Bereich extremen antizyklonalen Bedingungen ausgesetzt, wobei der Flughafendruck höher ist als das theoretische Modell, z. B. 1047 hPa. Das retroberechnete QNH beträgt 1042 hPa. Die Differenz zur Normalatmosphäre beträgt nun 28,75 hPa. Dies entspricht -776 Fuß.

Beim Erreichen der Landebahn in einer Höhe von 124 Fuß beträgt die gemeldete Höhe -776 + 124 = -652 Fuß. Dies sieht der Benutzer eines Empfängers, der keine QNH-Korrektur durchführt:

^{Von Mode S an den SBS-1-Empfänger als negativ gemeldete Höhe, Quelle: F6GKQ (73/Denis)}

Geometrische Höhe

Die Bestimmung einer geometrischen Höhe, d. h. der Entfernung zum mittleren Meeresspiegel, ist tatsächlich ein sehr schwieriger Vorgang, da der Meeresspiegel (der Pegel nach Entfernung der Gezeitenschwankungen) selbst ein komplexer Begriff ist. Zunächst einmal sind Meere und Ozeane nicht alle vergleichbar, und in der Vergangenheit wurden lokal unterschiedliche MSL verwendet. Zusätzlich stören Strömungen und lokale Schwankungen der Schwerkraft den mittleren Meeresspiegel. Hoffentlich mussten diese vielen Schwierigkeiten gelöst werden, um globale Navigationssysteme zu bauen, und dieses Wissen wurde in die Systeme integriert.

GNSS-Satellitendaten beziehen sich auf das perfekte WGS 84-Ellipsoid ( GRS 80 ), das die abgeflachte Erde darstellt. MSL hingegen wird durch das Geoid WGS 84 repräsentiert (basierend auf dem gravimetrischen Modell EGM 96 ).

Das Ellipsoid und das Gravitationsmodell wurden nach vielen Studien und Messkampagnen mit teuren Mitteln definiert. Die harte Arbeit wurde getan und wird regelmäßig aktualisiert, die Daten können verwendet werden, um die geometrische Höhe im Bruchteil einer Sekunde praktisch kostenlos für den GNSS-Benutzer zu bestimmen.

• Der GNSS-Empfänger bestimmt zunächst anhand der Satelliten seine Höhe über dem Referenzellipsoid. Das Prinzip besteht darin, dass die Position jedes Satelliten relativ zum Ellipsoid bekannt ist und die Empfängerposition relativ zu sichtbaren Satelliten durch Multilateration bestimmt wird , indem das von jedem Satelliten gesendete Funksignal analysiert wird.

• Dann verwendet der GNSS-Empfänger ein Geoidmodell, ein Modell, das den unregelmäßigen Meeresspiegel beschreibt, um die lokale Geoidwelligkeit zu erhalten, dh um wie viel das Geoid am Empfangsort vom Ellipsoid abweicht. Die Höhe ist die Differenz zwischen ellipsoidischer Höhe und Welligkeit.

Warum ist das in der Luftfahrt so schwierig mit der Höhe umzugehen?

Die Schwierigkeit, solche nebligen Konzepte zu verstehen, besteht darin, dass wir zunächst davon ausgehen, dass der Höhenmesser eine Höhe misst, während ein barometrischer Höhenmesser tatsächlich den atmosphärischen Druck misst und ihn auf einem Zifferblatt anzeigt, das mit Höhen gekennzeichnet ist, die nach einem theoretischen Modell erhalten wurden, das im wirklichen Leben selten vorkommt. Das Setzen einer Referenz ist nur ein Versuch, das Modell für die aktuelle Situation vor Ort relevanter zu machen.

Die Luftfahrt hat Schwierigkeiten, von einer jahrhundertealten Technologie , die heute viele Probleme verursacht, auf die billigere und genauere moderne Technologie umzusteigen, die diese lösen würde. Dies gilt für Höhenmesser und das Flugverkehrsmanagement im Allgemeinen. Hoffentlich wird die Luftfahrt diese Herausforderungen meistern.

Es gibt mehrere Regionen, in denen Sie (zumindest theoretisch) unter dem Meeresspiegel fliegen könnten. Zum Beispiel in der Senke des Toten Meeres, dem tiefsten Landstrich der Erde, der eine maximale Tiefe von etwa 400 Metern unter dem (geoiden) mittleren Meeresspiegel erreicht.

Denn hier in den USA gebe ich Ihnen den Flughafen Furnace Creek in einer Höhe von -210 Fuß. https://www.nps.gov/deva/planyourvisit/airports.htm Die Musterhöhe beträgt +789 MSL, aber Sie werden beim Endanflug niedriger sein. Spätes Goaround sollte für einige interessante Instrumentenablesungen sorgen.

Ich erinnere mich, dass ich über einen Fall gelesen habe, in dem die Avionik so codiert war, dass Furnace Creek der niedrigstmögliche Flughafen war und über dem Toten Meer ausfiel. :( BEARBEITEN: Antwortlink https://aviation.stackexchange.com/a/56896/5711

Denken Sie daran, dass der Höhenmesser einfach Ihre "Höhe" als relative Referenz zum Druck an einem bekannten Punkt anzeigt. Wir verwenden im Allgemeinen die Meereshöhe, obwohl sie auch auf die Referenzbodenhöhe eingestellt werden kann (wiederum an einem bekannten Punkt). Dies wird häufig in Großbritannien verwendet, bekannt als QFE, wo der Pilot den Luftdruck auf einem Flugplatz einwählt.

In diesem Sinne könnte Ihr Höhenmesser einen negativen Wert anzeigen, wenn Sie unter Ihrem Referenzpunkt fliegen. Das heißt, unter dem Meeresspiegel oder unter dem von Ihnen gewählten Bodenniveau.