Introductie
Windmetingen van de atmosfeer spelen een cruciale rol voor zowel de
numerieke weersvoorspelling als een groeiend aantal studies die betrekking
hebben op het wereldklimaat zoals bijvoorbeeld El
Nino . Het huidige netwerk van windmetingen bevat grote gaten, in het
bijzonder in de tropen, op het Zuidelijk Halfrond en op de oceanen van
het Noordelijk Halfrond. Verticale windinformatie wordt alleen verkregen
door het volgen van ballonnen m.b.v. radar. Ballonnen worden opgelaten
vanaf grondstations en dientengevolge beperkt deze windinformatie zich
tot de continenten op het Noordelijk Halfrond. Windinformatie op slechts
een hoogteniveau worden verkregen met een scatterometer
(windmetingen
op zee -niveau) die zich op de ERS-1
satelliet
bevindt, vliegtuigrapporten en het volgen van wolkenbewegingen m.b.v. geostationaire
satellieten. Het totaal aan hierboven beschreven windinformatie is ontoereikend
om de atmosferische circulatie in voldoende detail te beschrijven.
Om vooruitgang te boeken met numerieke weersvoorspellingen en klimaat studies zijn additionele systemen nodig die drie-dimensionale windmetingen over de gehele aardbol opleveren. Een Doppler Wind Lidar (DWL) die operereert vanuit de ruimte heeft de potentie om deze informatie te verschaffen in wolkenloze gebieden. De mogelijkheid en potentie van een DWL als additioneel systeem binnen het huidige meteorologisch netwerk van windmetingen wordt momenteel onderzocht in de Atmospheric Dynamics Earth Explorer Mission . Deze missie, waarin zowel de industrie als wetenschappelijke instituten participeren, wordt gecoordineerd en financieel ondersteund door ESA.
Doppler Wind Lidar principe
Lidar is een acroniem for Light Detection And Ranging (Detectie van
laser licht en afstandsbepaling). Het principe van lidar berust op het
waarnemen van de Doppler
verschuiving van door aerosolen teruggekaatst laser licht. Een laser zendt
monochromatisch licht in de atmosfeer. Het licht dat zich voortplant door
de atmosfeer wordt gedeeltelijk teruggekaatst naar het instrument door
atmosferische deeltjes (meest atmosferische aerosolen afkomstig van de
industrie, vulkanen en wind erosie) die met de wind meebewegen. De snelheid
van de deeltjes t.o.v. de snelheid van het instrument veroorzaakt een frequentie
verschuiving in het teruggekaatste signaal (Doppler effect), evenredig
met de snelheid van de aerosolen en omgekeerd evenredig met de golflengte
van het uitgezonden laser licht.
Huidige activiteiten
Momenteel worden er wereldwijd industriele en wetenschappelijke studies
verricht naar potentiele lidar systemen die vanuit de ruimte kunnen opereren.
Voorbeelden zijn studies naar atmosferische terugstrooings eigenschappen,
coherente en incoherente detectie technieken, theoretische studies naar
de impact van een Doppler wind lidar voor numerieke weersvoorspelling en
het klimaat en assimilatie
van gesimuleerde DWL data. Een belangrijke operationele studie is de implementatie
van een lidar systeem op het International Space Station, ISS
, waarvan de start van assemblage in de ruimte gepland is in het najaar
van 1998. De afronding van de bouw van het space station is gepland in
2002.
Het KNMI werkt momenteel aan een simulator die gebruikt zal worden voor het tegen elkaar afwegen van verschillende lidar configuraties en hun implementatie op het International Space Station. Dit project wordt in samenwerking met het NLR uitgevoerd.
Contact Informatie
Voor informatie omtrent Doppler Wind Lidar kunt u contact opnemen met
Dr. Ir. G.J. Marseille of met Dr. A.C.M Stoffelen.
Relevante links
In voorbereiding op satelliet implementaties van lidar systemen zijn
in het verleden experimenten uitgevoerd m.b.v. vliegtuigen
en zijn toekomstige experimenten met de Amerikaanse Space
Shuttle in voorbereiding.
