Cloud Brightening

Wiki-Eintrag: Operative Prozesskette (Technology Stack) · Thema: Von der Satellitendaten-Analyse zur autonomen Intervention · Status: Prototyp (Software-Level).

Dokumentiert die dreistufige Prozesskette: Erkennung (Sentinel-2), Entscheidung (Mission Control) und Ausführung (atmosphärische Dispersion). Fokus: Minimierter Ressourceneinsatz, adaptive Steuerung und physikalische Wirksamkeit.

1. Target Acquisition: Satellitengestützte Zielerfassung

Vor jedem Flug analysiert der Algorithmus die Oberfläche via Sentinel-2, um nur kritische Zonen zu behandeln.

Satellitenbasierte Missionsplanung
Satellitengestützte Zielerfassung (Sentinel-2) mit Heatmap-basierter Ableitung von Drohnen-Wegpunkten.
  • Input (Sentinel-2 Band 3): Spektralbänder trennen Eis, Fels, Schnee.
  • Analysis (NDSI Snow Index): Heatmap markiert intaktes Eis (Blau) vs. Schmelzzonen/Verschmutzungen (Rot).
  • Execution (Drone Targets): Rote Zonen werden in GPS-Wegpunkte für den Schwarm übersetzt ("Precision Farming" für Gletscher).

2. Mission Control: Adaptive Einsatzsteuerung

Mission Control entscheidet in Echtzeit anhand aktueller Wetterdaten (Open-Meteo), welche Abwehrmethode den höchsten Effekt bringt.

Live Mission Control UI
Mission-Control-UI: Telemetrie unten, Entscheidungslogik oben, Wechsel zwischen Surface Shield und Cloud Seeding.
  • Telemetrie: Temperatur (Rot), Globalstrahlung (Gelb), Wolkendecke (Grau) kontinuierlich überwacht.
  • Surface Shield (Rot): Klare Himmel + hohe UV → Cellulose-Schaum, um Bodenabsorption zu stoppen.
  • Cloud Seeding (Blau): Aufziehende Bewölkung → Aerosol-Injektion, kostengünstiger, nutzt Wolken als Schild.
  • Standby (Grau): Nacht oder unter 0 °C → Energiesparmodus.

3. Physik-Simulation: Atmosphärisches Cloud Brightening

In Bewölkungsphasen nutzt das System lokale thermische Aufwinde, um biogene Kochsalz-Aerosole in die Wolkenbasis zu bringen und den Twomey-Effekt auszulösen.

Cloud Brightening Simulation
Simulation: Partikeldichte-Ausbreitung, Drohnen-Injektionspunkt (rot) am Hangfuss, Aufwind trägt Partikel in die Wolke (dunkelblau = hohe Dichte).

Effekt: Mehr, kleinere Tröpfchen erhöhen die Wolkenalbedo von ~50 % auf ~90 % und senken die solare Einstrahlung am Boden um bis zu 400 W/m².

Methoden-Box (Technische Spezifikationen)

  • Satelliten-Daten: Copernicus Sentinel-2 (ESA), Refresh ~5 Tage, Auflösung 10 m.
  • Wetter-Daten: Open-Meteo API (ECMWF), stündliche Auflösung.
  • Backend: Python (FastAPI) mit NumPy für Vektorberechnungen.
  • Drohnen-Schnittstelle: MAVLink für autonome Wegpunkt-Navigation.