WALES
Wasserdampf ist das wichtigste atmosphärische Spurengas, sowohl in Hinblick auf die kurzfristige Wetterentwicklung, wie auch bezüglich langfristiger klimatischer Prozesse. Wasserdampf ist zudem ein Treibhausgas und als solches noch wirksamer als CO2. Er ist darüber hinaus an vielen wichtigen luftchemischen Prozessen beteiligt. Trotz dieser überragenden Stellung ist die atmosphärische Wasserdampfverteilung einer der am wenigsten verstandenen und überwachten Parameter der Erdatmosphäre.
Ziel des DLR-Projekts WALES ist die Vorbereitung einer Weltraummission, um durch den Einsatz von aktiven Fernerkundungsmethoden die Defizite des auf Radiosonden und passiven Satelliteninstrumenten basierenden weltweiten Feuchtemessnetzes zu überwinden. Während die Sonden große Teile der Erde nicht erfassen, leiden Messungen mittels passiver Sensoren auf Satelliten unter unzureichender vertikaler Auflösung und hohen systematischen Fehlern. Im Gegensatz zu diesen etablierten Methoden könnte ein satellitengestütztes H2O-DIAL (englisch: differential absorption lidar) durch eine hohe Anzahl von genauen und vertikal hoch aufgelösten Wasserdampfmessungen zu Verbesserungen der Wettervorhersage und zu einem besseren Verständnis der Rolle des Wasserdampfs im Klimaprozess führen.
Erste Vorschläge für ein weltraumgestütztes H2O-DIAL aus den 90er Jahren hätten viel zu große Laser- und Empfangssysteme benötigt, mit Kosten in unrealistischer Höhe. Um dieses Problem zu überwinden wurde am Institut für Physik der Atmosphäre eine Messstrategie entwickelt, bei der durch den mehrstufigen Einsatz mehrerer Messwellenlängen eine Überdeckung der gesamten Troposphäre und unteren Stratosphäre bei erheblich reduzierter Laserleistung möglich ist.
Ein wesentlicher Schritt in den letzten Jahren war der Aufbau eines Demonstrators in einem Messflugzeug. Dieses Instrument realisiert nicht nur das grundlegende Mehrwellenlängenkonzept, sondern basiert auch auf einer Laser-Technologie, die für den Weltraumeinsatz geeignet ist.
Messungen dieses Demonstrators an Bord von HALO im Rahmen internationaler Feldexperimente liefern ein besseres Verständnis von Transport-, Vermischung- und Transformations-Prozessen (Wolken) des Wasserdampfs, die für Wetter und Klima von Bedeutung sind.
