Laser-Messungen auf Deutschlands höchstem Berg - der Zugspitze
Reitebuch / DLR
Auf Deutschlands höchstem Berg – der Zugspitze – führten Wissenschaftler des Instituts für Physik der Atmosphäre Messungen mit einem Laser-Instrument – einem Lidar – durch. In wenigen Jahren soll dieses Lidar – von Light Detection and Ranging – auf einem Satelliten der europäischen Raumfahrtagentur ESA auf der Atmospheric Dynamics Mission ADM-Aeolus fliegen. Die Untersuchungen wurden von einem Berg-Observatorium – der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus auf 2650 m Höhe durchgeführt. Ziel ist es, mit einem extrem frequenzstabilen Laser die physikalischen Eigenschaften der Streuung an Molekülen in der Atmosphäre hochpräzise zu vermessen.
Dazu richteten die Forscher ihren Laserstrahl über die weißen Berggipfel der Alpen in den sehr klaren und tiefblauen Himmel, dessen Farbe aus der Rayleigh Streuung des Sonnenlichts an den Luftmolekülen resultiert. Obwohl dieser Effekt schon 1871 von Lord Rayleigh erklärt wurde, ist es bis heute nicht gelungen, das Wellenlängen-Spektrum der Rayleigh-Streuung präzise in der Atmosphäre zu vermessen. Von Labormessungen ist bekannt, dass das Spektrum annähernd einer Gaußkurve folgt aufgrund der thermischen Bewegung der Moleküle. Kleine Abweichungen von der Gaußkurve im Prozentbereich werden durch Dichteschwankungen in der Atmosphäre hervorgerufen. Dies wollen die Wissenschaftler mit ihrem Laser nachweisen, der dabei das Spektrum mit mehr als 200 Punkten im Abstand von nur 20 Femtometern (ein Femtometer entspricht 10-15 m) abtastet. Die exakte Kenntnis des Spektrums ist wichtig für zukünftige Lidar-Instrumente auf Satelliten wie dem ersten Wind-Lidar weltweit auf ADM-Aeolus oder dem Aerosol-Lidar auf EarthCARE.