
Abb. 1: LACROS-Geräte des TROPOS. Außer MARTHA (4) und SAEMS (5) sind alle Geräte mobil oder zumindest in einer mobilen Version vorhanden.
Das Leipzig Aerosol and Cloud Remote Observations System LACROS
Motivation
Die große Zahl ungelöster Fragen zur Interaktion zwischen Aerosolpartikeln und Wolkenund damit verbunden indirekten Effekten auf Niederschlag und den Strahlungstransfer verlangen nach neuen Beobachtungsstrategien, um die involvierten atmosphärischen Prozesse erfassen zu können. Die Erfassung von synergetischen Informationen über Wolken- und Aerosoleigenschaften aus gleichzeitig durchgeführten Messungen mit verschiedenen Instrumenten ist ein Schlüsselansatz um die momentanen Wissenslücken zu schließen. Motiviert durch diese Anforderungen wurde die neuartige, mobile Multi-Instrument-Plattform „Leipzig Aerosol and Cloud Remote Observations System“ (LACROS) am TROPOS eingerichtet.
Instrumente
LACROS beinhaltet ein einmaliges Set an Geräten der aktiven und passiven Fernerkundung. Diese sind durch die größtenteils in Seecontainern installierten Geräte transportabel und somit für die Anwendung in Feldexperiment geeignet. Die Instrumente von LACROS sind in Abb. 1 gezeigt.
Die aktive Fernerkundung überspannt nun den Wellenlängenbereich von der UV- bis zur Mikrowellenstrahlung. Abgedeckt wird dies durch folgende Geräte:
Die passive Geräteausstattung, welche hilft, die aktiven Fernerkundungsdaten zu interpretieren, besteht aus einem AERONET (Aerosol Robotic Network) Sonnenphotometer, dem Mikrowellenradiometer HATPRO das zugleich zwei Infrarotradiometer beinhaltet und einer all-sky Wolkenkamera.
Metrologische Bodendaten und Radiosondeninformationen sind zusätzlich verfügbar. Hinzu kommen Beobachtungen einer Strahlungsbilanzstation, welche die Kriterien des Baseline Surface Radiation Network (BSRN) erfüllt. Für die Bestimmung von Niederschlagseigenschaften erfasst ein optisches Distrometer die Geschwindigkeit und Größe von fallenden Hydrometeoren in der Größenspanne von 0.1 bis 10 mm, woraus auch die Niederschlagsrate und –Art bestimmt werden..
Zusätzlich zu den bodengebundenen Fernerkundungsgeräten erwirbt TROPOS wachsende Expertise im Management und der Analyse von Messungen passiver Sensoren wie dem Spinning Enhanced Visible Infrared Imager (SEVIRI) an Bord des Meteosat Second Generation (MSG) Satelliten oder des Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers MODIS.
Abb. 1: LACROS-Geräte des TROPOS. Außer MARTHA (4) und SAEMS (5) sind alle Geräte mobil oder zumindest in einer mobilen Version vorhanden.
Anwendungsgebiete
Die verfügbaren Lidarsysteme beobachten die optischen und mikrophysikalischen Eigenschaften von Aerosolen und optisch dünnen Wolken, Vertikalwinde innerhalb von Aerosolschichten und an der Wolkenuntergrenze, sowie Temperatur und Feuchtigkeitsprofile der freien Troposphäre. Die Integration des Wolkenradars in LACROS überwindet die Begrenzung von Lidarsystemen auf Szenarien ohne bzw. mit optisch dünnen Wolken (Cirrus, Altocumulus) zu beobachten. Es ermöglicht umfassende Erkenntnisse zu mikrophysikalischen und dynamischen Prozessen von tiefen stratiformen und konvektiven Wolken und somit auch die Ermittlung von Tröpfchenaktivierung und Niederschlagsformationen in konvektiven Wolkensystemen. Diese Errungenschaft wird neuartige Verknüpfungen zwischen atmosphärischen Beobachtungen, Laborstudien und Modellierung erleichtern.
Die zukünftigen Anwendungen von LACROS konzentrieren sich auf vier Hauptziele: