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8. Aktive Fernerkundungsmethoden
Atmosphärische Fernerkundung
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Light Detection And Ranging (Lidar)
http://www.lambdaphoto.co.uk/images/lasers/LIDAR_03.jpg
● Kombination aus Laser und Teleskop
● Laser erzeugt Lichtpulse
● Messung des rückgestreuten Lichts
● Rückstreuung an verschiedenen Komponenten der Atmosphäre
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Funktionsprinzip Lidar
Emitter Receiver
Particles
TelescopeSignal
Acquisition
DataStorage SystemLASER
OPTICS
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Distanzmessung mit Lidar
Lidar Ziel
d=ct
d=ct
Die Entfernung zum Ziel ergibt sich aus
d=T tot c
2
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Elastische und inelastische Streuung
λ λElastic
λ λ1Anelastic
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Differential Absorption Lidar (DIAL)
http://lidar.abct.lmd.polytechnique.fr/uploads/images/instrument/lidar_coherent_dial.png
Detektion bei zwei nahe beieinanderliegenden Wellenlängen (on/off), die auf bzw. neben einer Spektrallinie liegen.
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Raman-Lidar
http://www.stfc.ac.uk/Chilbolton/resources/image/gif/ramandiag.gif
http://www.arm.gov/science/highlights/images/R00119_1.png
● Ausgehendes Laserlicht bei einer Wellenlänge.
● Inelastisch zurückgestreutes Licht bei anderer Wellenlänge.
● Hohe Laserleistung, hohe Empfindlichkeit notwendig.
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Mit Lidar beobachtbare Parameter
http://www.sciencephoto.com/image/93142/large/C0028901-LIDAR_laser_atmospheric_research-SPL.jpg
● Wolkenparameter● Aerosole● Spurengase (DIAL)● Wasserdampf (Raman)● Windgeschwindigkeit
(Doppler)● Temperatur
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CALIPSO-Satellit
http://www.nasa.gov/images/content/329173main_CALIPSO-a-train-full.jpg
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Lidar-Beobachtungsgeometrie
Beobachtungsgeometrie von oben (Satellit) ist wegen der nach unten zunehmenden Luftdichte günstig.
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Meteorologische Radarsysteme● Frequenzbereich
0,3-100 GHz● Pulsleistungen im
kW-Bereich● Rückstreuung vor
allem an Wolkenpartikeln
● Geschwindigkeits-messung mit Doppler-Radar
http://farm5.static.flickr.com/4096/4857036383_b1924b1e0e.jpg
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Radarquerschnitt und Niederschlag
● Radarsysteme bestimmen den Radarquerschnitt der Wolken-teilchen bzw. Hydrometeore
● Radarquerschnitt hat Einheit einer Fläche
● Kein einfacher Zusammenhang zwischen Radarquerschnitt und Niederschlagsmenge
http://www.wettergefahren.de/wundk/radar/Webradar_Deutschland.jpg
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Wind-Profiler
● Messung von 3D-Windfeldern über Wind-Profiler
● Messung durch Doppler-Effekt
● Größe und Leistung abhängig von Frequenz (einige 10-100 MHz) http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap15/wp-sche.gif
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Sonic Detection And Ranging (SODAR)
● ähnliche Messung wie Wind-Profiler, nur mit Schallwellen ähnlicher Wellenlänge.
● Frequenz: einige kHz.
http://imk-ifu.fzk.de/img/SODAR_gross_gross.jpg