und Aerosolmessungen mit abtastendem Rotations ... - IMK-TRO
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Hochauflösende Temperatur- <strong>und</strong><br />
<strong>Aerosolmessungen</strong> <strong>mit</strong> <strong>abtastendem</strong><br />
<strong>Rotations</strong>-Raman-Lidar<br />
Systementwicklung <strong>und</strong> Einsatz bei PRINCE<br />
Marcus Radlach, Andreas Behrendt, Sandip Pal,<br />
Thorsten Schaberl, Volker Wulfmeyer<br />
Institut für Physik <strong>und</strong> Meteorologie<br />
Universität Hohenheim<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006
Systemaufbau<br />
Laser<br />
Spectra Physics GCR-5<br />
300 mJ/Puls @ 355 nm<br />
30 Hz Repetitionsrate<br />
10 ns Pulslänge<br />
Teleskop<br />
40 cm Durchmesser<br />
4 m Brennweite<br />
Radlach et al.;<br />
ILRC, Nara,<br />
Japan; 2006<br />
Radlach et al.;<br />
Appl. Optics; to<br />
be sub<strong>mit</strong>ted<br />
2007<br />
Empfänger<br />
FOV: 0.7 mrad<br />
PMT1 Hamamatsu R7400-U02<br />
PMT2+3 Hamamatsu R1924P<br />
Datenerfassung<br />
Licel Transientenrekorder<br />
3 Kanälen (analog + photon<br />
counting)<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006
15.7.2006 Aerosolfeld<br />
13:30-15:40 UTC<br />
Scangeschw.: 1°/s<br />
∆R = 3.75 m, ∆t = 1s<br />
Glättungslänge:<br />
∆R = 11.25 m, ∆t = 3s<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006
<strong>Rotations</strong>-Raman Technik<br />
Pure Rotational Raman Spectrum<br />
Intensity, a. u.<br />
1.2<br />
1.0<br />
0.8<br />
0.6<br />
0.4<br />
0.2<br />
N 2<br />
300 K<br />
250 K<br />
O 2<br />
300 K<br />
250 K λ 0<br />
RR1<br />
RR2<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
Transmission, %<br />
353 354 355 356 357<br />
Wavelength, nm<br />
Behrendt, A., Temperature Measurements with<br />
Lidar, In: C. Weitkamp (Ed.) Lidar, Springer-<br />
Verlag, New York, 2005<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006
10.7.2006<br />
Vertikale Profile<br />
Radlach et al.;<br />
Appl. Optics; to<br />
be sub<strong>mit</strong>ted<br />
2007<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006
Hochauflösende vertikale Messungen<br />
27 März 2006 an der Universität Hohenheim<br />
Height, km<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
Temperature<br />
11:55 12:00 12:05 12:10<br />
Time, UTC<br />
Lidar<br />
Local<br />
Radiosonde<br />
275 285<br />
Temperature, K<br />
271<br />
272<br />
273<br />
274<br />
275<br />
276<br />
277<br />
278<br />
279<br />
280<br />
281<br />
282<br />
283<br />
284<br />
285<br />
286<br />
287<br />
Height, km<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
Temperature gradient<br />
BL TOP<br />
11:55 12:00 12:05 12:10<br />
Time, UTC<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
K/km<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
-5<br />
-6<br />
-7<br />
-8<br />
-9<br />
-10<br />
∆T≤ 1K<br />
∆t = 60 s <strong>und</strong> ∆z = 60 m, gleitendes Mittel 240 m<br />
Radlach et al.;<br />
ILRC, Nara,<br />
Japan; 2006<br />
Radlach et al.;<br />
Appl. Optics; to<br />
be sub<strong>mit</strong>ted<br />
2007<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006
Hochauflösende vertikale Messungen<br />
27 März 2006 an der Universität Hohenheim<br />
Height, km<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
Temperature<br />
11:55 12:00 12:05 12:10<br />
Time, UTC<br />
∆T≤ 1K<br />
Lidar<br />
Local<br />
Radiosonde<br />
275 285<br />
Temperature, K<br />
271<br />
272<br />
273<br />
274<br />
275<br />
276<br />
277<br />
278<br />
279<br />
280<br />
281<br />
282<br />
283<br />
284<br />
285<br />
286<br />
287<br />
Height, km<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
Temperature gradient<br />
∆t = 60 s <strong>und</strong> ∆z = 60 m, gleitendes Mittel 240 m<br />
2.0<br />
11:55 12:00 12:05 12:10<br />
Time, UTC<br />
d ln(P*z²)/dz<br />
2.0<br />
1.5<br />
1.0<br />
2.0<br />
K/km<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
-5<br />
-6<br />
-7<br />
-8<br />
-9<br />
-10<br />
0.65<br />
Radlach et al.;<br />
ILRC, Nara,<br />
Japan; 2006<br />
Radlach et al.;<br />
Appl. Optics; to<br />
be sub<strong>mit</strong>ted<br />
2007<br />
Height, km<br />
1.5<br />
1.0<br />
11:55 12:00 12:05 12:10<br />
Time, UTC<br />
1.5<br />
1.0<br />
0<br />
-0.65<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006
Hochauflösende Messung von<br />
Temperaturfeldern<br />
10.7.2006<br />
180°-Scan<br />
21-22 UTC<br />
Radlach et al.;<br />
Appl. Optics; to<br />
be sub<strong>mit</strong>ted<br />
2007<br />
∆r = 3.75 m, ∆t = 6 Minuten<br />
Gleitende Mittelung:∆r = 300 m -> 1.5 km Entfernung<br />
∆r = 600 m -> 3 km Entfernung<br />
∆r = 1200 m -> > 3 km Entfernung<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006
Zusammenfassung<br />
• Entwicklung eines <strong>Rotations</strong>-Raman Lidar für hochauflösende<br />
Temperaturmessungen in der unteren Troposphäre<br />
• erster Einsatz in der Messkamapgne PRINCE<br />
• zeitlich <strong>und</strong> räumlich hochauflösende Messungen innerhalb der<br />
Grenzschicht<br />
• erste scannende Temperaturmessungen wurden realisiert<br />
• detailierte Analyse der PRINCE Daten<br />
VI-Treffen, Karlsruhe, 11.-12.12.2006<br />
11.7.2006, Blick von der Hornisgrinde Richtung SW
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