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

Abb. 24.4: Höhenverteilung der mit
dem Saura-MF-Radar detektierten Meteore
während der Leoniden Meßkampagne im
November 2002.
Der schmale Radarstrahl mit 6,4 ◦ Strahlbreite,
die Möglichkeit der Strahlschwenkung und die Höhenauflösung
von 1 km ermöglichen es, Experimente zur
Bestimmung des turbulenten Anteils des Empfangssignalspektrums
und damit Messungen der mittleren Turbulenzgeschwindigkeit
durchzuführen. Dadurch können
nun erstmalig in polaren Breiten Energiedissipationsraten
kontinuierlich bestimmt werden. Abb 24.5 zeigt Stundenmittelwerte
des Energiedissipationsrate mit Mittelwerten
von etwa 5 mW kg −1 in 60 km und 20 mW kg −1
in 80 km Höhe, die sich in Übereinstimmung mit in-situ
Messungen von raketengestützten Instrumenten in Andenes
befinden (Abb. 30.3 auf Seite 91).
Weiterhin ermöglicht das Saura-MF-Radar auch Mesosphärenbeobachtungen
mit verschiedenen Polarisationen
des Sende- und Empfangssignals. Die alternierende
Aussendung von Signalen mit ordentlicher (O-Mode)
und außerordentlicher (E-Mode) Polarisation mit einem
Polarisationswechsel von Datenpunkt
zu Datenpunkt erlaubt
die Bestimmung der
Elektronendichte aus differentiellen
Absorptions- (DAE)
und differentiellen Phasenmessungen
(DPE) im Höhenbereich
von 55 bis 85 km
(Abb. 24.6). Die gute Übereinstimmung
der Ergebnisse
von Absorptions- und Phasenmessungen
ist Ausweis der
erfolgreichen Phasenkalibrierung
der 58 Sende/Empfangsmodule.
Im MF-Bereich bei 3 MHz wird das Maximum
der Meteorschicht um 100 km beobachtet (Abb. 24.4)
während es im VHF-Bereich bei 32 MHz um 90 km
auftritt (Beitrag 36).Die Kombination von Beobachtungen
im MF/VHF-Bereich ermöglicht eine wesentliche
Erweiterung des Höhenbereiches für Meteorbeobachtungen.
Das Spektrum der radialen Geschwindigkeiten
eines Radarempfangssignals im MF-Bereich enthält
einen durch turbulente Geschwindigkeitsfluktuationen
hervorgerufenen turbulenten Anteil sowie durch
den Hintergrundwind und Wellenaktivität bedingte
nichtturbulente Anteile (Kapitel 30). Zusätzlich kann
das Meßsignal durch aspektempfindliche Rückstreuung
mit einem nichterwünschten Beitrag aus dem Zenit
beeinflußt werden. Dieser läßt sich durch geeignete
Schwenkung des Radarstrahls (7,3 ◦ und 17,2 ◦ ) mit ei-
nem Empfangsminimum in Zenitrichtung verringern.
Abb. 24.5: Stundenmittelwerte der
turbulenten kinetischen Energiedissipationsrate
und Medianwert nach Beobachtungen
des Saura-MF-Radars im
September 2003.
Abb. 24.6: Elektronendichteprofile nach differentiellen Absorptionsund
Phasenmessungen mit dem Saura-MF-Radar.
79