Am Freitag, dem 17. Januar 2025, 15:00 Uhr, HS1, IfPh, findet die Verteidigung der Dissertationsarbeit von Thorben Mense (Atmosphärenphysik AG Prof. Dr. Lübken) zum Thema “Multi Field of View Observations of Wind, Aerosol and Temperature using a Compact, Frequency Scanning Lidar” als Hybrid-Veranstaltung statt.
Anmeldungen für eine Online-Teilnahme bitte unter: verteidigungen.physikuni-rostockde bis 16.01.2025
Abstract
Our atmosphere is a dynamic system with processes on multiple scales linking its layers. To study these processes, the VAHCOLI concept was developed at the Leibniz Institute of Atmospheric Physics (IAP), featuring compact Doppler lidar systems (approx. 1 m³), which were upgraded to multiple fields of view (MFOV) for simultaneous wind, temperature, and aerosol measurements for this thesis.
The technical advancements include telescope optimization, beam switching mechanisms, and integrated temperature management systems. The system’s performance was demonstrated during campaigns between December 2022 and April 2023 at the IAP (54°07'N, 11°46'O). Winds were measured up to 25 km in five fields of view using aerosol backscatter, and horizontal wind gradients were detected by comparing opposing views. Aerosol backscatter ratios and coefficients were retrieved to calculate temperatures in aerosol-influenced layers.
Results were compared to ECMWF data, Aeolus satellite measurements, and the WACCM-CARMA model, showing strong agreement. Key achievements include the retrieval of 3D winds (3–25 km) using aerosol backscatter, highly sensitive aerosol measurements, and accurate temperature determination via Rayleigh integration in aerosol-laden regions. These findings highlight the MFOV lidar’s capabilities and its potential for future campaigns, including the validation of spaceborne lidar systems.
Zusammenfassung
Unsere Atmosphäre ist ein dynamisches System, in dem Prozesse auf unterschiedlichen Skalen die Atmosphärenschichten miteinander verbinden. Zur Untersuchung dieser Prozesse wurde am Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) das VAHCOLI-Konzept entwickelt, das kompakte Doppler-Lidarsysteme (ca. 1 m³) umfasst, welche für diese Arbeit auf mehrere Blickrichtungen (MFOV) zur simultanen Messung von Wind, Temperatur und Aerosolen erweitert wurde.
Die technischen Fortschritte beinhalten die Optimierung des Teleskopdesigns, Mechanismen zur Strahlumschaltung und integrierte Temperaturmanagementsysteme. Die Leistungsfähigkeit des Systems wurde in Kampagnen zwischen Dezember 2022 und April 2023 am IAP (54°07'N, 11°46'O) demonstriert. Winde wurden bis in Höhen von 25 km durch Aerosol-Rückstreuung in fünf Blickrichtungen gemessen, und horizontale Windgradienten wurden durch den Vergleich gegenüberliegender Sichtfelder erfasst. Aerosol-Rückstreuverhältnisse und -koeffizienten wurden abgeleitet, um Temperaturen in aerosolbeeinflussten Schichten zu berechnen.
Die Ergebnisse wurden mit ECMWF-Daten, Messungen des Aeolus-Satelliten und dem WACCM-CARMA-Modell verglichen und zeigten eine starke Übereinstimmung. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehören die Bestimmung von 3D-Winden (3–25 km) durch Aerosol-Rückstreuung, hochempfindliche Aerosolmessungen und präzise Temperaturbestimmungen mittels Rayleigh-Integration in aerosolreichen Regionen. Diese Ergebnisse unterstreichen die Fähigkeiten des MFOV-Lidars und sein Potenzial für zukünftige Messkampagnen, einschließlich der Validierung weltraumgestützter Lidarsysteme.
Interessenten sind herzlich eingeladen!