Validierung von Doppler Wind LiDARen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) mit unbemannten kleinen Forschungsflugzeugen (UAS

Die Leistung und Verfügbarkeit von Lidar Systemen bei verschiedenen atmosphärischen Bedingungen ist unabdingbares Mittel zur Beobachtung der Atmosphärischen Grenzschicht. Um diese sicherzustellen werden Messungen benötigt die es ermöglichen die Lidar Messungen  zu validieren.

Zu diesem Zwecke wurden im Rahmen der FESSTVaL Feldmess-Kampagne  im Sommer 2021 fluggestützte meteorologische Messdaten in der atmosphärischen Grenzschicht über dem Messfeld Falkenberg des Deutschen Wetterdienstes erfasst.

Der Schwerpunkt lag dabei auf der Validierung von Doppler-Lidar Messungen der Windgeschwindigkeit, Windrichtung und der turbulenten kinetischen Energie im Höhenbereich von 90 m bis 600 m über Grund. Die Validierungsdaten wurden mit dem unbemannten Luftfahrtsystem (UAS) vom Typ MASC-3 (Multipurpose Airborne SensorCarrier, Typ 3) aufgenommen. Das UAS MASC-3 wird für meteorologische in-situ Messungen turbulenter Größen (Wind, Temperatur, Feuchte) sowie von Aerosol-Partikeln in der unteren Atmosphäre genutzt.[1]

Mithilfe der UAS-Messungen wird die Qualität, die räumliche Auflösung und die Signifikanz der Lidar-Daten in verschiedenen Messkonfigurationen und unter unterschiedlichen atmosphärischen Bedingungen, wie z.B. thermische Schichtung, Wasserdampfgehalt, Konzentration und Größenverteilung der Aerosol-Partikel, bewertet.

Geeignete Scanning-Strategien für die Lidar-Systeme können so bestimmt, charakterisiert und der Messfehler sowie die Repräsentativität und Verfügbarkeit der Lidar Wind- und Turbulenzdaten quantifiziert werden. Das Ergebnis der Bewertung wird dazu beitragen die anfänglich erwähnte Leistung und Verfügbarkeit von Lidar genauer zu beurteilen und um Fernerkundungsinstrumente besser in ein operationales Messnetzwerk integrieren zu können.

[1] A. Rautenberg et al., MDPI Sensors doi:10.3390/s19102292 (2019)