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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 aus 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 Bruno Neininger, Teamleiter Meteorologie. „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 zur Windrichtung- und Geschwindigkeit in der unteren Schicht der Atmosphäre gesammelt, welche in einem späteren Schritt ausgewertet und interpretiert werden können“, führt Bruno Neininger aus.

 

 

 

Software

Das LIDAR ermittelt grosse Datenmengen, welche nach der Messung ausgewertet werden müssen. Aus diesem Grund hat das Zentrum für Aviatik Post-Processing entwickelt. Die Softwarepaket der Auswertungssoftware weisen folgende Eigenschaften auf:

  • 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, sowie Windrichtung)
  • 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

Messgerät LIDAR
Standortabklärung für Windenergie mittels LIDAR Messungen
Windfelderfassung am Flughafen Zürich mit dem LIDAR