Projekt:FE Beobachtung 1/Lidar/Lidar

Aus Wikiversity

In diesem Artikel wird neben dem Lidar auch speziell auf das Aerosol- Lidar eingegangen, was im folgenden Abschnitt näher vorgestellt wird


Aerosol Lidar

Seit den frühen 1960igern wurde eine große Anzahl an Lidarsystemen gebaut, die dazu entwickelt worden, um Aerosole zu erforschen, eingeschlossen Wolken in der Troposphäre und unteren Stratosphäre. Instrumente, die multiple Wellenlängentransmitter und Empfänger und Polarisationstechnik verwenden, wurden benutzt, um zu helfen, die Eigenschaften von Aerosol zu messen. Einen Überblick über die Aerosolstudien gibt Reagan et al. Lidars werden verwendet, um polarstratosphärische Wolken zu erforschen (PSCs) und um die Rolle zu verstehen, die sie beim Ozonabbau spielen. Im September 1994 flog die NASA eine Space Shuttle Mission STS-64, welche das LITE Experiment beinhaltete. LITE war eine technische Entwicklung und Überprüfungsübung für zukünftige Weltalllidarsysteme. Das wissenschaftliche Potenzial von LITE wurde im frühen Entwicklungsstadium erkannt und ein wissenschaftlicher Führungsauschuss wurde gegründet, um zu gewährleisten, dass das wissenschaftliche Potenzial dieses Experimentes ausgeschöpft wird. LITE nutzte einen ND:YAG Simultanbetrieb auf drei Frequenzen, die fundamentale 1,064nm, die zweite harmonische 532nm und die dritte harmonische 335nm. Es verbaute auch ein System für automatisches Justieren des Laserstrahls in das FOV des Suchsystems. Das wissenschaftliche Ziel von LITE war, die kommenden atmosphärischen Eigenschaften zu erforschen. 1. troposphärische Aerosole, einschließlich Streuungsverhältnis und seine Wellenlängenabhängigkeit, Grenzschichthöhe zum Weltall, Struktur und optische Tiefe; 2. stratosphärische Aerosole, einschließlich Streuungsverhältnis und seine Wellenlängenabhängigkeit, durchschnittliche Rückstreuung sowie stratosphärische Dichte und Temperatur; 3. die vertikale Ausbreitung, Multischichtstruktur, fraktionelle Deckschicht, optische Tiefe der Wolken; 4. die Strahlungsmenge via Messungen des Reflexionsgrades und Albedos auf der Oberfläche als Funktion des Einfallwinkels. Bild 11 im Artikel zeigt ein Beispiel einer LITE Messung. Dieses Bild zeigt ganz klar Gebiete starker Streuung an Wolken und Staub der Sahara Wüste in Nordwest Afrika. Ein weltweites übereinstimmendes Messungsprogramm wurde durchgeführt zur Validierung und Vergleich der LITE Messungen. Dieses übereinstimmende Messungsprogramm beinhaltete mehr als 60 bodenbasierte und einige luftbasierte Lidarsysteme . Atmosphärische Aerosole haben die gleiche Durchschnittsgeschwindigkeit wie atmosphärische Moleküle; so ist die durchschnittliche Dopplerverschiebung in der Verteilung dieselbe. Die Spektralerweiterung von dem Licht, das von den Aerosolen rückgestreut wird, ist viel schmaler als die von den Molekülen umgekehrt wird, weil die Masse der Aerosole viel größer ist als die der Luftmoleküle. Lichtrückstreuung von den Aerosolen kann von dem der zurückgestreuten Moleküle getrennt werden unter Verwendung dieses Unterschiedes bezüglich der Doppler-Breite, jedoch ist Spektraltrennung nicht notwendig, wenn nur Wind gemessen werden soll, weil die Durchschnitt Doppler-Verschiebung die selbe für das Molekular- und Aerosolzerstreuen ist. Wind- Lidar unter Verwendung der zusammenhanglosen Abfragung ist in der Troposphäre verwendet worden; jedoch werden zusammenhängende Abfragungstechniken häufiger verwendet.