Labor LIDAR
Die Windfelder in den unteren Atmosphärenschichten erfassen
Labor- und Systembeschreibung
Das LIDAR (Light Detection and Ranging) wird im Themenschwerpunkt Meteorologie am Zentrum für Aviatik betrieben. Das von den Aerosolen in der sich bewegenden Luftmasse zurückgestreute Licht wird vom Messsystem optisch erfasst und elektronisch ausgewertet. „Aus dem rückgestreuten Signal können wir ermitteln, wie das Windfeld im vom Laserstrahl durchstrichenen Bereich der Atmosphäre aussieht. Weiter sind wir in der Lage, Aerosole und deren Bewegung zu detektieren“, erläutert Saskia Drossaart van Dusseldorp, wissenschaftliche Mitarbeiterin im Team Meteorologie, Umwelt und Luftverkehr. „Damit sind wir in der Lage, im Höhenband von 10 m bis 250 m eine exakte Aussage über die lokale Windrichtung und –stärke zu machen“.
Das vom ZAV eingesetzten ZephIR 300 LIDAR arbeitet auf der Basis eines continuous wave (CW) Laser, welcher optisch auf die entsprechenden Beobachtungshöhe fokussiert wird. Durch den sich mit einem Winkel von 15° zur vertikalen Achse drehenden Laseremitter, entsteht ein Kegel mit einem Öffnungswinkel vom 30° auf dessen Oberfläche die Messpunkte liegen. Pro Messhöhe und Umdrehung werden 50 Datenpunkte erfasst, sprich 50 Hz Daten. „Wir sind ausgerüstet, um Windmessungen über einen längeren Zeitraum von mehreren Tagen bis Wochen ununterbrochen durchzuführen. Damit werden detaillierte Informationen zum Windfeld in der unteren Schicht der Atmosphäre gesammelt, welche in einem späteren Schritt ausgewertet und interpretiert werden können“, führt Saskia Drossaart van Dusseldorp aus.
Software
Das LIDAR ermittelt grosse Datenmengen, welche nach der Messung ausgewertet werden müssen. Aus diesem Grund hat das Zentrum für Aviatik Post-Processing Softwarepakete entwickelt, welche folgende Eigenschaften aufweisen:
- Ermittlung der Radialgeschwindigkeiten aus den Rohdaten des LIDAR
- Räumliche Auflösung der 50 Hz Radialgeschwindigkeiten in deren Komponenten (u, v und w) und Position im Raum (x, y und z)
- Ermittlung der Windfeld-Parameter (horizontale und vertikale Windgeschwindigkeit)
- Die Software ermöglicht es den Usern mittels einzustellender Parameter, die Datenaufbereitung optimal an die Umgebungssituation anzupassen, so dass die bestmöglichen Resultate erzielt werden können. Damit kann sichergestellt werden, dass zu jeder Zeit qualitativ hochstehende Daten gesammelt werden können
Anwendungen
Das LIDAR wird vom Zentrum für Aviatik für Dienstleistungsprojekte, in der angewandten Forschung eingesetzt.
Impressionen
