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Ceilometer

Das Ceilometer CHM15k bestimmt von bis zu drei Wolkenschichten die Wolkenunterkanten und Eindringtiefen. Zusätzlich wird die zeitliche Variabilität dieser Größen sowie eine vertikale Sichtweise bestimmt.

All diese Daten werden aus dem nicht kalibrierten Signal eines vertikal ausgerichteten Lidars bestimmt. Die räumliche Auflösung beträgt dabei 15 m, die zeitliche kann frei gewählt werden, wobei wir normalerweise 1 Minute verwenden.

Das Ceilometer bestimmt die Wolkenunterkanten in einem Frequenzbereich nahe dem sichtbaren, so dass es das gleiche Ergebnis erzielt, wie es ein menschlicher Beobachter erreichen müsste. Der Rückstreuquerschnitt der Wolkentropfen ist proportional zu ihrer Fläche. Im Gegensatz dazu ist der Rückstreuquerschnitt bei den Frequenzen eines (Wolken-)Radars proportional zum Durchmesser hoch 6. Deshalb reichen wenige große Tropfen aus, dem Radar eine niedrigere Wolkenunterkante vorzutäuschen.

Die Grafik unten zeigt eine Tagesmessung, die bei Massada, in der Nähe des Toten Meeres in Israel, durchgeführt wurde. Der Farbcode entspricht dem 10-fachen des 10er-Logarithmus der zurückgestreuten Energie. Weiße Punkt markieren Wolkenunterkanten.

 

Abb.1: Ceilometer beim Transport Abb. 2: Messung des Ceilometers

Technische Parameter:

 

Messbereich: 30 m bis 15000 m (realistische Untergrenze eher bei 150 m oder 300 m)
räumliche Auflösung: 15 m
Messzeit: 5 s bis 60 min, meist 60 s
Messgrößen: Backscatter, daraus abgeleitet: Wolkenhöhen von bis zu 3 Schichten, Eindringtiefen/Wolkendicken, vertikale Sichtweite
Messprinzip: Lidar
Wellenlänge: 1064 nm
Bandbreite: 0,1 nm
Pulsdauer: ca 1 ns
Pulswiederholrate: 5-7 kHz
Strahldurchmesser aufgeweitet: 90 mm
Laserdivergenz: 100 μrad
Energie pro Puls: 8 μJ
Maximale Leistungsaufnahme: 0,8 kW