Institutsbericht 2010/2011 - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik ...

17 Die Radar-Systeme des IAP
(M. Zecha, R. Latteck, W. Singer, M. Rapp, G. Stober, P. Hoffmann, D. Keuer, J. Mielich,
T. Renkwitz, M. Placke, N. Engler, J. Trautner, T. Barth, J. Wedrich)
Mit Radargeräten ist es möglich, wetterunabhängige kontinuierliche
Beobachtungen der Troposphäre und unteren
Stratosphäre (etwa 2 – 20 km) sowie der Mesosphäre und unteren
Thermosphäre (etwa 60 – 110 km) mit einer hohen zeitlichen
Auflösung durchzuführen. Radarexperimente stellen
daher einen wesentlichen Bestandteil der bodengebundenen
atmosphärischen Fernerkundung dar. Das IAP betreibt mehrere
Radargeräte auf unterschiedlichen Frequenzen. Dabei
sind alle Radar-Systeme für einen unbeaufsichtigten permanenten
Betrieb ausgelegt. Die Lage der Standorte (Abb. 17.1)
in Deutschland (Kühlungsborn und Juliusruh) und in Norwegen
(auf der Insel Andøya) ermöglicht es, Untersuchungen atmosphärischer
Phänomene sowohl in mittleren als auch arktischen
Breiten durchzuführen. Die räumliche Nähe zu anderen
Messinstrumenten erlaubt koordinierte Messungen von
Radaren, Lidars, ballongestützten Instrumenten und Höhenforschungsraketen
in nationalen und internationalen Kampagnen
und die Kombination der Messergebnisse.
Die VHF-Radare (OSWIN und MAARSY)
Abb. 17.1: IAP-Radar-Standorte
Mit Radargeräten im VHF-Bereich sind Beobachtungen der Struktur und Dynamik in der Tropound
unteren Stratosphäre sowie in der Mesosphäre möglich. Die vom IAP betriebenen VHF-Radare
arbeiten auf 53,5 MHz in einem Mehrempfängerbetrieb mit der Möglichkeit, den Radarstrahl in
mehrere Richtungen zu schwenken. Somit können 3-D Windfelder durch Kombination der Empfangssignale
von mehreren Empfangsfeldern (Spaced-Antenna) oder mehreren Schwenkrichtungen
(Doppler-Beam-Swinging) bestimmt werden und Radarreflektivität sowie Turbulenz abgeleitet
werden. Insbesondere in den Sommermonaten liegt das Augenmerk auf der Erfassung von Radarsignaturen
in der Mesosphärenregion, den sogenannten (polaren) mesosphärischen Sommerechos.
Abb. 17.2: Das VHF-Radar OSWIN in Kühlungsborn
Abb. 17.3: Das VHF-Radar MAARSY auf
Andøya
Das OSWIN-Radar in Kühlungsborn (Abb. 17.2) besitzt ein Antennenfeld aus 12 x 12 Yagi-
Antennen in einer quadratischen Gitterstruktur, wobei jeweils 24 Antennen einem der 6 Empfänger
zugeordnet werden. Ein phasengesteuertes Einspeisen des Sendeimpulses in die verschiedenen Antennengruppen
ermöglicht es, den 6 ◦ schmalen Antennenstrahl in bis zu 9 feste Positionen mit einer
Zenitablage von 0 ◦ , 7 ◦ und 14 ◦ zu schwenken. Die maximale Pulsspitzenleistung beträgt 90 kW.
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