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

In Juliusruh an der Ostküste der Insel Rügen betreibt das Institut eine Außenstation. Radarsondierungen
der Atmosphäre werden hier mit einem MF-Radar und einer Ionosonde durchgeführt.
Die Hauptanwendung der Messungen mit
dem MF Radar besteht in der Bestimmung
mittlerer Felder des zonalen und meridionalen
Grundwindes und der halb- und
ganztägigen Gezeitenkomponente für den
Höhenbereich von 70 – 95 km. Dazu wurde
von 1990 bis zum Frühjahr 2003 ein
FMCW-Radarverfahren (Frequency Modulated
Continuous Waves) mit einer Sendefrequenz
von 3, 18 MHz und einer Sendeleistung
von 1 kW eingesetzt. Das Messprin-
Abb. 25.2: Blick auf das Arbeits- und Messgebäude
der Außenstation in Juliusruh.
zip besteht darin, dass ein gaußisch gewichtetes
Dauerstrichsignal mit einer stabilen Frequenzänderungsrate
über eine Sendeantenne senkrecht abgestrahlt, in der unteren Ionosphäre
partiell reflektiert und mit drei räumlich getrennten Empfangsantennen wieder empfangen wird.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Impulsverfahren ergibt sich die Laufzeit bei dieser Methode
aus der Spektralanalyse des niederfrequenten Anteils des Mischproduktes von Sende-und
Empfangssignal. Windwerte werden in Höhenschritten von 1, 5 km mit einer Zeitauflösung von
ca. 2 min über eine Korrelationsanalyse (FCA) der resultierenden komplexen Zeitreihen bestimmt.
Einige wissenschaftliche Ergebnisse, die aus diesen Messungen resultieren, werden in
den Kapiteln 29 und 33 gezeigt.
Da eine Modernisierung dieses Radars nicht mehr
möglich war, wurde die Anlage beginnend ab Frühjahr
2003 durch ein neuartiges Impuls-Radar, das auf der gleichen
Frequenz und einer Sendeleistung von 64 kW arbeitet,
ersetzt. Mit diesem modernen System kann im
Gegensatz zur bisherigen Anlage auch die Qualität der
Messungen während der Nacht verbessert werden. Dieses
Radar befindet sich in einer ersten Ausbaustufe und
wird gegenwärtig analog zum Saura-MF-Radar auf die im
Kapitel 24 vorgestellten neuen Möglichkeiten zur zusätzlichen
Untersuchung kleinskaliger Strukturen und Turbulenz
in der oberen Mesosphäre mittlerer Breiten erweitert.
Abb. 25.3: Module des neuen MF Radars
in Juliusruh.
Abb. 25.4: Ionogramm vom
28. April 2003 um 11:00 UT. Ne-
Zur Prognose der ionosphärischen Funkwellenausbreitung
und zur Analyse langzeitiger ionosphärischer Trends betreibt
das IAP in Juliusruh seit März 1995 eine Ionosonde des Typs
DPS (Digital Portable Sounder). Bei diesem Sondierungsverfahren
werden im Frequenzbereich zwischen 1 und maximal
40 MHz in 50 kHz-Schritten kurze elektromagnetische Impulse
senkrecht in die Ionosphäre abgestrahlt und nach ihrer
ionosphärischen Reflexion empfangen. Aus den ionosphärischen
Echos werden Amplitude, Laufzeit (scheinbare Reflexionshöhe),
Dopplerverschiebung, Polarisation und Einfallswinkel
abgeleitet und in einem Ionogramm in Abhängigkeit
von der Frequenz dargestellt. Beobachtungsdaten sind die ionosphärische
Standardparameter, wie z.B. die Grenzfrequenzen
und spezielle Höhen der ionosphärischen E-, Es-, F1- und
ben den Echospuren (farbig) ist F2-Schichten, sowie Elektronendichteprofile aus Höhen von
das abgeleitete Elektronendichteprofil
(schwarze Kurve) zu erkennen.
100 – 250 km. Ein Beispiel eines von der Ionosonde Juliusruh
aufgenommenen Ionogramms ist in Abbildung 25.4 zu sehen.
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