Institutsbericht 2002/2003 - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik ...

• Das Rückstreusignal bei 532 nm wird oberhalb von ca. 40 km (Mesosphären-Kanal) mit
einem neuartigen Photomultiplier mit nahezu doppelter Empfindlichkeit detektiert (siehe
Abbildung 6.2: HSPMT alternativ zu PMT). Erst mit diesem Detektor ist das Messsignal
groß genug, um Temperaturen bis in die Höhe der Kalium-Schicht hinein zu ermitteln.
• Das Kalium-Lidar erhielt Ende 2002 drei neue Empfangsteleskope mit 80-cm-Spiegeln. Die
Spiegel sind von besserer optischer Qualität als die vorher genutzten 50-cm-Spiegel. Die
Teleskopmontierung und -plattform sind in Hinblick auf geringe Temperaturausdehnung
optimiert. Insgesamt konnte damit der Sichtfelddurchmesser in der Atmosphäre gegenüber
2001 um rund zwei Drittel auf ca. 200 µrad reduziert werden. Zusammen mit einem sehr
schmalbandigen optischen Filter (sog. FADOF, Fricke-Begemann et al., 2002) wurden
damit auch in Kühlungsborn regelmäßige Temperaturmessungen in der Mesopausenregion
bei Tageslicht möglich.
Seit Anfang 2003 erfolgen die Temperatursondierungen in möglichst allen klaren Nächten
(sowie an ausgewählten Tagen). Der Schwerpunkt liegt dabei in der Erfassung möglichst langer
(vollständiger) Nächte zur Beobachtung der Temperaturvariation. Sowohl das RMR-Lidar
als auch das Kalium-Lidar laufen dabei sehr zuverlässig, so dass die Sondierungen nach dem
Einschalten von einer einzelnen Person mittels verschiedener PCs überwacht werden können.
Teleskope
7
2
6
1-5
1
H2O-Raman 407 nm
355 nm
Chopper
532 nm
(Stratosphäre)
N2-Raman 387 nm
308 nm
HS PMT
532 nm
(Mesosphäre)
APD
PMT
N2-Raman 608 nm
1064 nm
PMT
Legende
Rot.-
Raman
(529/530 nm)
Glasfaser
Linse
IF-Filter
Dampfzelle mit
Permanentmagnet
motorisiertes Filterrad
und
Neutraldichte-Filter
dichroitischer
Strahlteiler
Spiegel
Polarisations-
Strahlteiler
Photonenzähler
Teleskope
Chopper
K 770 nm Na 589 nm
Abb. 6.2: Nachweiszweige des IAP-RMR-Lidars (links) und der Metall-Lidars (rechts), Stand 2003. Die
für die Temperaturmessung genutzten Detektoren sind grau eingerahmt. Der 355-nm-Kanal läuft parallel
mit und dient zur Erkennung möglicher systematischer Messfehler.
Für die Sondierung von NLC, die im Sommer über Kühlungsborn gelegentlich in rund 83 km
Höhe erscheinen, kann bei Nacht ebenfalls der hochempfindliche Detektor bei 532 nm Wellenlänge
eingesetzt werden (siehe oben). Die Beobachtungsmöglichkeiten bei Tag wurden 2003
mit Hilfe der vorhandenen Metall-Lidars ausgebaut. Neben dem Kalium-FADOF-Filter zur Tageslichtunterdrückung
wurde ein Natrium-FADOF-Filter installiert. Als Sendelaser wurden beide
am Institut vorhandenen Farbstofflaser auf die Na-Resonanzwellenlänge abgestimmt und zur
Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses simultan betrieben.
Zeitweise wurde das stationäre Kalium-Lidar zu einem Eisen-Lidar umgerüstet, um geplante
umfangreiche Umbaumaßnahmen beider Kalium-Lidars vorzubereiten. Erste Tests im Herbst
2002 (Kap. 7) bestätigten, dass die Temperaturmessung an Eisen-Atomen gerade bei Tag Vorteile
gegenüber den Kalium-Temperaturmessungen bieten wird (höhere Signalstärke, geringerer
Untergrund).
40
APD