PDF-file - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität ...
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Einführung 13<br />
Atmosphäre beruhen auf <strong>der</strong> Streuung und Reflexion <strong>der</strong> ausgesendeten elektromagnetischen<br />
Wellen <strong>an</strong> isotropen bzw. <strong>an</strong>isotropen Brechnungsindexstrukturen mit<br />
Skalen, die gleich <strong>der</strong> halben Radarwellenlänge sind.<br />
Im VHF- und UHF-Bereich (30-300 MHz bzw. 300-3000 MHz) hängt <strong>der</strong> Brechungsindex<br />
von <strong>der</strong> Temperatur, <strong>der</strong> Feuchte, dem Luftdruck sowie <strong>der</strong> Elektronendichte in Höhen<br />
oberhalb 60km ab. Weil sich die Brechungsindexstrukturen mit dem Hintergrundwind<br />
bewegen, k<strong>an</strong>n aus <strong>der</strong> Dopplerverschiebung <strong>der</strong> Echos die Windgeschwindigkeit in<br />
Richtung <strong>der</strong> abgestrahlten Pulse abgeleitet werden. Durch Schwenken <strong>der</strong> Antennenkeule<br />
in mindestens drei Richtungen läßt sich damit <strong>der</strong> vollständige Geschwindigkeitsvektor<br />
bestimmen. Aus <strong>der</strong> Echointensität selbst k<strong>an</strong>n auf die vorh<strong>an</strong>dene Turbulenzintensität<br />
geschlossen werden. Aufgrund des Höhenverlaufs <strong>der</strong> Kolmogoroffschen Mikroskala sind<br />
VHF-Radars, die auf Frequenzen von etwa 50 MHz (6 m Wellenlänge) arbeiten, beson<strong>der</strong>s<br />
geeignet, Messungen in <strong>der</strong> Troposphäre, Stratosphäre und Mesosphäre durchzuführen.<br />
Optimale Entfernungs- und Zeitauflösungen von VHF-Radarmessungen betragen 150 m<br />
bzw. 30 s. Vergleiche zwischen Radar- und Ballonexperimenten zeigen gute Übereinstimmung<br />
in den gemessenen Windgeschwindigkeiten. [Rüs91]<br />
Im September 1997 wurde auf dem <strong>Institut</strong>sgelände in Kühlungsborn (54.1° N; 11.8° E)<br />
ein neues ST-Radar zur Untersuchung <strong>der</strong> Dynamik und Struktur <strong>der</strong> Tropo- und unteren<br />
Stratosphäre in Betrieb genommen. Unter beson<strong>der</strong>en Bedingungen sind auch<br />
Beobachtungen <strong>der</strong> oberen Mesosphäre möglich. Höhenpro<strong>file</strong> des 3-D Windvektors und<br />
<strong>der</strong> Radarreflektivität können nach <strong>der</strong> Spaced-Antenna (SA) und Doppler-Beam-Swinging<br />
(DBS) Methode in einem kontinuierlichen und unbeaufsichtigten Betrieb bestimmt<br />
werden. In Tabelle 1.1 sind die technischen Parameter des Radars zusammengefaßt.<br />
Tabelle 1.1: Technische Parameter des VHF-ST-Radar Kühlungsborn<br />
Frequenz 53,5 MHz<br />
Spitzenleistung 36 kW<br />
Mittlere Leistung 1,8 kW (max. 5% Duty Cycle)<br />
Impulslänge 1 ... 50 µs<br />
Pulswie<strong>der</strong>holfrequenz (PRF) < 50 kHz<br />
Höhenbereiche (0,4) 1 ... 18 km (65 ... 95 km)<br />
Höhenauflösung 150m, 300m, 600m, 1000m<br />
Zeitauflösung ~ 1 min<br />
Sendesignal Einzelimpuls, Komplementär-Codes, Barker-Codes<br />
Impulsformen Rechteck, Gauß
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