Aufbau eines tageslichtfähigen Nachweiszweiges für ein Rayleigh-Mie-Raman-Lidar zur Untersuchung der Dynamik der mittleren Atmosphäre

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Das wissenschaftliche Ziel ist die Messung von Temperaturen sowie die Beobachtung von Schwerewellen und Gezeiten mit einem RMR-Lidar unter Tageslichtbedingungen im Höhenbereich zwischen 40 und 85 km. Solche Messungen werden bei Nacht seit Jahren erfolgreich am Standort Kühlungsborn durchgeführt. Innerhalb des Vorhabens sollen nun die wesentlichen Maßnahmen zur Unterdrückung des tageslichtbedingten Untergrundes im Rückstreusignal getroffen werden. Hierzu gehören zum einen die signifikante Verkleinerung des Teleskopsichtfelds (räumliche Filterung) und zum anderen die bestmögliche spektrale Filterung des Empfangssignals. Die Verkleinerung des Sichtfeldes erfordert eine verbesserte räumliche Stabilisierung des Sende-Laserstrahls in Echtzeit auf der Grundlage einer CCD-Kamera und eines softwaregesteuerten Piezo-Umlenkspiegels. Die Sichtfeldverkleinerung bewirkt eine Untergrundunterdrückung um den Faktor 250. Zusätzlich soll durch die Kombination von Interferenzfilter, Etalons und Polarisator die spektrale Breite im Nachweiszweig von 500 pm auf ca. 4 pm reduziert und der Untergrund nochmals um den Faktor 200 verringert werden. Beide Maßnahmen zusammen lassen Temperaturmessungen bis zu einer Höhe von rund 85 km nach einer Stunde Integrationszeit erwarten. Durch gleichzeitige Messungen mit dem bereits tageslichtfähigen Kalium-Resonanz-Lidar kann damit weltweit erstmalig die Temperatur und die welleninduzierte Temperaturvariation in einem Höhenbereich von 40 bis 105 km kontinuierlich und routinemäßig mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.