RADAR: Vogeltrekdetectie met KIEVIT

KIEVIT: Vogeltrekdetectie met radar (~1970 – 1989)

Het begin van de radarornithologie bij de Luchtmacht

Vooral bij het laagvliegen ‘en route’ bestaat het risico van een vogelaanvaring met een vliegtuig. Tijdens de vogeltrek in voor- en najaar is dat risico nog veel groter. Daar militaire vliegtuigen bij oefeningen vaak laag vliegen ontstaat het risico van het teloorgaan van het vliegtuig, bijvoorbeeld door een uitgevallen motor. Maar ook een vogel door de canopy geeft risico voor de vlieger. En niet altijd is een vlieger nog in staat zijn schietstoel te gebruiken …
De Koninklijke Luchtmacht wilde dat risico beheersbaar maken. De vraag was hoe?

Beschadigde F16 canopy ten gevolge van een bloedige vogelaanvaring
Beschadigde F16 canopy ten gevolge van een bloedige vogelaanvaring

 

Bron: Leidse Courant 22/09/1967
Bron: Leidse Courant 22/09/1967

Ing. Im Tengeler van de radargroep van het Laboratorium voor Elektronische Ontwikkelingen Krijgsmacht (LEOK) ontwikkelde samen met enkele Canadezen de ideeën voor een elektronisch vogeltrekregistratieapparaat. Hij ging daarbij uit van het gegeven dat vogels radarstraling reflecteren (zie bijvoorbeeld de  Nederlandse ontdekking van radar). Vogels zijn daarom, zelfs op grote afstand, met radar zichtbaar te maken.

In 1971 resulteren deze ideeën in een opdracht van het Directoraat Materieel van de Koninklijke Luchtmacht (DMKLu) om contacten in internationaal verband met het Bird Strike Committee Europe (BSCE) te gaan onderhouden. Tengeler wordt lid van de Radar Working Group die de radartechnische aspecten van vogelregistratie in internationaal verband zou gaan bestuderen. In de eerste bijeenkomst van die groep presenteert hij een ontwerp van het LEOK van een elektronisch waarschuwingssysteem voor het bepalen van de vogeldichtheid.
In 1973 definieert Tengeler de begrippen vogelintensiteit en vogeldichtheid en doet hij voorstellen om te komen tot een internationale schaal hiervoor, onafhankelijk van het gebruikte type radar of de opstellingsplaats. Ook verricht hij onderzoek naar de bruikbaarheid van een Medium Power Radar (MPR) radar, de beoogde opvolger van de Thompson-CSF ER 438 radar bij de navigatiestations, voor vogelregistratie. De toenmalige Chef Luchtmachtstaf blijkt hier echter niet op in te gaan …

Rondzoekradar ER 438 op het Deibelkamp, Navigatiestation Noord-Holland te Den Helder (1970) Foto en tekst: NIMH-Beeldbank Defensie
Rondzoekradar ER 438 op het Deibelkamp, Navigatiestation Noord-Holland te Den Helder (1970)
Foto en tekst: NIMH-Beeldbank Defensie

Na 1973 wordt er geen assistentie meer door de Koninklijke Luchtmacht gevraagd van TNO. Het onderzoeksproject wordt daarom in gezamenlijk overleg van het LEOK-programma afgevoerd. Tegelijkertijd is het uit contacten met het buitenland bekend dat daar vogeldetectiesystemen worden ontwikkeld (o.a. Canada en Denemarken).
In de winter van 1973/74 neemt de luchtmacht het besluit om de nieuwe Medium Power Radar (MPR) van Radarpost Noord (RP-N) in Wier in Noord-Friesland, die de ER 438 radar zou gaan vervangen, niet geschikt te maken voor vogelwaarnemingen. Gevreesd wordt dat dit de Operations zou hinderen.

In 1974 studeert drs. L. Buurma af aan de VU in Amsterdam. Hij wordt dan voor de vervulling van zijn dienstplicht geplaatst op de Luchtmachtstaf bij de afdeling Luchtmacht Bedrijfsveiligheid (ALBV). Daar duikt hij in het probleem van de toenemende aantallen vogelaanvaringen. Hij ontdekt dat er dozen vol ongebruikte opnames liggen van foto’s en video’s van de Thomson CSF-ER 438-rondzoekradarschermen van het Navigatiestation Noord-Holland (NS-N). 
Die opnames waren in de jaren ’60 gemaakt om te proberen daarmee het proces van vogeltrek in beeld te krijgen. Dat project stierf een te vroege dood omdat de radar niet optimaal mocht worden ingesteld om vogels in beeld te brengen. De rondzoekradar van het NS-N had namelijk een belangrijke taak bij de luchtverdediging in NAVO-verband: detectie van vijandelijke vliegtuigen op grote afstand en ondersteuning van de gevechtsleiding.
Buurma besteedt zijn militaire diensttijd vooral aan het verder grondig analyseren van de vele aspecten van het probleem van de vliegveiligheid in verband met vogelaanvaringen. Hij ontdekt dat er een verband was tussen vogeltrek, het weer en vogelaanvaringen. Overtuigd van deze resultaten besluit de luchtmacht een vogeltrekwaarschuwingssysteem op te zetten.
Vanaf 1975 gaat Buurma als burger-onderzoeker bij de luchtmacht verder aan de slag om  te werken aan de preventie tegen vogelaanvaringen. Met de gevonden radarfilms van zijn voorgangers wordt het tot dan toe bekende beeld over de vogeltrek bijgesteld en uitgebouwd.
Het preventieprogramma betreft niet alleen radarmetingen. Op de vliegbases stelt hij zogenoemde vogelmannen aan. Die krijgen als hoofdtaak het verjagen van vogels van de startbanen en uit directe omgeving van een luchtmachtbasis.

De militaire ARES 3D gevechtleidingsradar in Wier is een Medium Power Radar en staat opgesteld in een beschermende radome (radarkoepel). Deze radar van 15 m breed kan een gans op 120 km afstand detecteren. Foto NIMH Beeldbank Defensie; Berekening detectie-afstand Tengeler (LEOK)
De militaire ARES 3D gevechtleidingsradar in Wier is een Medium Power Radar (MPR). Deze staat opgesteld in een beschermende radome (radarkoepel). Deze radar van 15 m breed kan een gans op 120 km afstand detecteren. 
Foto NIMH Beeldbank Defensie. Berekening detectieafstand: Tengeler (LEOK)

 

De MPR-radar van Wier wordt in 2018 vervangen; die van Nieuw-Milligen in 2020 (Leeuwarder Courant op 7 sept. 2015) Foto: NIMH-Beeldbank, Defensie
De MPR-radar van Wier wordt in 2018 vervangen; die van Nieuw-Milligen in 2020 (Leeuwarder Courant op 7 sept. 2015) Foto: NIMH-Beeldbank, Defensie

 

Titelblad van de specificatie van het vogeltreksysteem KIEVIT (LEOK, 24-8-1977)

 

Het KIEVIT systeem

Buurma had tijdens zijn diensttijd kennis gemaakt met Tengeler tijdens een van de conferenties van de BSCE. In december 1975 bekijken ze samen het FAUST-systeem van de Deense luchtmacht. FAUST maakte onder meer gebruik van het ruwe videosignaal van de logaritmische ontvanger van – naar keuze – een van de twee antennebundels. De daarvoor noodzakelijke aftakkingen beïnvloedden de operationele en technische eigenschappen van de radar op geen enkele wijze.

In 1977 krijgt het LEOK daarom de opdracht om een FAUST-achtig systeem met enkele verbeteringen en aanpassingen te ontwikkelen. Begin 1978 is het plan gereed en wordt besloten tot gefaseerde invoer van KIEVIT (Kast met Integrale Elektronische Vogeltrek Intensiteits Tellers). Het KIEVIT systeem heeft tot doel de vogeltrek te bepalen in een vijftal ‘telvensters’: gebieden rond de radar en in twee boven elkaar gelegen antennebundels. Hiervan wordt elektronisch een dichtheidscijfer afgeleid volgens internationale normen. Overschrijdt dit cijfer een grenswaarde, dan zou voor dat gebied een vliegverbod afgekondigd worden. Niet iedereen was blij: een ingreep op de operations door een technisch systeem!

Het experimentele KIEVIT-systeem wordt in oktober 1978 aangesloten op Radar Post Noord (RPN) in Wier. Vanaf het eind van die maand worden zowel het vogelvideosignaal als de beelden van de KIEVIT displays vastgelegd. Nadat ook de belangrijke vogeltrekmaand maart van 1979 voorbij was, met sommige dagen zeer hevige vogeltrek, is het mogelijk om enkele uitspraken te doen over het functioneren van het systeem.

Het blijkt dat het systeem zich nog niet leent voor operationeel gebruik, want er zijn essentiële functies die niet aan de gestelde eisen voldoen.
Onder meer was het discriminerend vermogen van het systeem tussen vogelecho’s en wolken, regen en grondecho’s onvoldoende. Daarom worden enkele voorzieningen aangebracht ter verbetering van de alarmering.

Terwijl de metingen gewoon doorgaan met het definitieve systeem, wordt in 1981 door het LEOK een studieproject gestart met als doel een verbeterde betrouwbaarheid van de vogeltrekwaarnemingen met KIEVIT. Het verminderen van de false alarms ten gevolge van atmosferische storingen staat daarbij voorop. De focus van KIEVIT verschuift hierbij van radartechniek naar betere beeldverwerking.

Vogels houden geen rekening met vliegtuigen, en aangezien ze niet onder luchtmachtcommando staan blijft over de vraag of wij als luchtmacht rekening moeten houden met de vogels.
luchtmachtbioloog drs. L. Buurma in Veilig Vliegen (maart 1983)

De methode van de vogelintensiteit-telling zoals in KIEVIT toegepast werd, wordt door het LEOK nader geanalyseerd. De geconstateerde tekortkomingen kunnen vervolgens verklaard worden. Reeds bij geringe vogeldichtheid en clutteronderdrukking levert het KIEVIT systeem geen eenduidig resultaat meer door het gebruik van  ééndimensionale filters. Het LEOK adviseert daarom: “Door introductie van twee-dimensionale filters is een sterke verbetering te bereiken“. Bij een grotere clutteronderdrukking zal een nauwkeurigere vogeltelling mogelijk zijn. Dat moment moet worden gezien als de geboorte van de doorontwikkeling: het Radar Observation of Bird Intensity and Notification (ROBIN) systeem – zie de volgende webpagina.

Parallel aan de ontwikkeling van ROBIN wordt het KIEVIT-systeem tot medio 1989 operationeel door de Luchtmacht gebruikt. Buurma constateert bij de buitendienststelling van het KIEVIT-systeem “dat het project de Afdeling Luchtmacht Bedrijfsveiligheid veel praktische ervaring met radar en biologische interpretatie heeft gegeven”.

Bron

Het boek “KIEVIT wordt ROBIN en vliegt uit”.