Projekt:FE Beobachtung 1/Lidar/Einleitung

Teilprojekt Lidar

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Das LIDAR gehört zu den aktiven optischen Fernerkundungsverfahren. Darunter versteht man, dass die Strahlung, welche zur Messung benutzt wird, zunächst in einer künstlichen Strahlungsquelle wie Radar-Sender oder Laser erzeugt wird und nach der Wechselwirkung mit der zu untersuchenden Materie rückgestreut wird und dann von einem Empfänger detektiert wird. Als Empfänger dienen hierbei das RADAR (Radiowave Detection And Ranging), das SODAR (Sonic Detecting And Ranging) oder eben das Lidar.

Die Aufgabe eines Lidars (light detection and ranging) ist es, die optischen und physikalischen Eigenschaften von Aerosolen und Wolken sowie atmosphärischen Zustandsparametern wie Temperatur, Feuchte und Wind zu bestimmen. Durch einen ausgesandten Laserimpuls und die Detektion eines zeitlich hoch aufgelösten Antwortsignals eines Messobjektes, kann über die Laufzeit des Lichts und die Lichtgeschwindigkeit im Medium ein entfernungsaufgelöstes Profil erhalten werden. Systeme die nur mit einer Wellenlänge arbeiten, werden zur Bestimmung der Aerosolverteilung vom Boden oder von Flugzeugen aus eingesetzt. Durch die Verwendung mehrerer Wellenlängen ist es möglich, die Verteilung der Spurengase zu bestimmen. Das DIAL (Differential Absorption Lidar) nutzt zum Beispiel mehrere Wellenlängen welche so gewählt werden, dass eine Laserlinie vom Spurengas stark absorbiert wird und die andere Laserlinie nur schwach. Aus dem zeitlichen Verlauf der Differenz des Echos lässt sich anschließend die Spurenstoffverteilung entlang des Laserstrahls ermittelten.

Das Lidar hat auch wichtige Anwendungen in der Kartierung, der Topographie, der Ozeanographie und in der Bewirtschaftung natürlicher Ressourcen. Chrissi 18:58, 2. Jul. 2008 (CEST)

Vorteile:

• hohe zeitliche und räumliche Auflösung (typisch 1-5 min, 10 m),
• große Reichweiten (bis zu 80 km Höhe)
• Vielzahl an möglichen Messgrößen

Nachteile:

• Das Lidar ist ein Instrument, dass überwiegend nur bei schönem Wetter genutzt werden kann, da das Lidar keine dichten Wolken oder Nebel durchdringen kann. Somit ist eine Messung bei Bewölkung oberhalb der Wolkenschicht nicht möglich.
• hoher technischer und teilweise auch personeller Aufwand
• aufwändige und entsprechend fehleranfällige Inversionsalgorithmen, da die Messgröße aus dem Messsignal abgeleitet werden muss
• Wenn mit Hilfe des Lidars sehr kleine Partikel (<100 nm) gemessen werden sollen, ist das nur schwer möglich, da diese sehr ineffizient streuen. Eine Messung solch kleiner Partikel ist nur möglich, wenn diese in sehr hohen Konzentrationen vorkommen.