Detektion von Wassertropfen und Eiskristallen in natürlichen Wolken mit Lidar und Radar

Anwendung von Lidarmessungen zur Unterscheidung von Eiskristallen und Wassertropfen

Die Detektion von Eiskristallen basiert auf der Messungen des Volumendepolarisationsverhältnisses. Rückstreuung (Einfachstreuung bei einem Streuwinkel von exakt 180°) von sphärischen Partikeln (Tropfen) erzeugt keine Depolarisation des gestreuten Lichts, wie in Abbildung 1 schematisch dargestellt ist. Rückstreuung an Eiskristallen hingegen erzeugt (bedingt durch zahlreiche Reflexionen im Kristallinneren) einen Anteil an depolarisiertem Licht, das zurückgestreut wird.

Diese Unterschiede in den Streueigenschaften erlauben, pure Flüssigwasserwolken von Eis beinhaltendenen Wolken, in denen die Streuung an Eiskristallen dominiert, zu unterscheiden [Sassen, 2005; Ansmann et al., 2009].

 

 

Abb. 1: Illustration der Polarisationslidartechnik zur Unterscheidung zwischen Wassertropfen und Eiskristallen. Wassertropfen erzeugen keine Depolarisation, während Eiskristalle einen Anteil des rückgestreuten Lichts depolarisieren.