Differentielles Absorptionsradar im G-Band mit Dopplerfähigkeit

• Fachliche Zuordnung: Atmosphären-, Meeres- und Klimaforschung
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502048393

Unser Verständnis des atmosphärischen Wasserkreislaufs ist von grundlegender Bedeutung für die Modellierung von Wetter und Klima. Gerade Prozesse der atmosphärischen Grenzschicht und der Wolkenmikrophysik müssen besser verstanden werden, wozu es insbesondere Beobachtungen der vertikalen Wasserdampfverteilung und der Kondensatlast der Wolken bedarf. Dies ist besonders für klimasensitive Gebiete mit wenigen Beobachtungen wie der Arktis oder anderen Wüstenregionen von großer Bedeutung. Kürzlich wurde die Methode des Differential-Absorptions-Radar (DAR) vorgeschlagen, um die Lücke bei der Messung des Wasserdampfs in Wolken zu schließen. Erste bodengestützte Testmessungen als Proxy für zukünftige Weltraummissionen der NASA wurden durchgeführt. DAR nutzt die differentielle Absorption an der 183-GHz-Wasserdampflinie, dem sogenannten G-Band, das bisher nicht für die Atmosphärenforschung genutzt wurde. Theoretische Arbeiten der Antragsteller zeigen den großen Nutzen von DAR auch für boden- und flugzeuggestützte Messungen. Unser besonderes Interesse gilt der Arktis, wo Feuchtigkeitsinversionen und Mischphasenwolken besondere Herausforderungen darstellen. Die von uns geplante erstmalige Anwendung von DAR vom Flugzeug in der Arktis wird neue Erkenntnisse über die Wasserdampfverteilung, aber auch über Mischphasenwolken ermöglichen, insbesondere in Kombination mit Radarmessungen bei weiteren Frequenzen. Mehrfrequenz-Radarmessungen erlauben es verschiedene Hydrometeoreigenschaften aufzudecken, aber die Einbeziehung des G-Bandes in die übliche Kombination von X-, K- und W-Band steckt noch in den Kinderschuhen. Daher streben wir ein Instrument mit voller Dopplerfähigkeit an, das zum ersten Mal solche bodengestützten Messungen ermöglicht, um das Verständnis der mikrophysikalischen Prozesse in Wolken zu verbessern. Die Mikrowellenfernerkundung ist eine Schlüsselkompetenz der Universität zu Köln, die neue Techniken entwickelt, boden- und flugzeuggestützte Instrumente in verschiedenen Regionen betreibt und die Messungen auch in Zusammenarbeit mit internationalen Gruppen auswertet. Wir planen, das neue G-band Radar for Water vapor profiling and Arctic Clouds (GRaWAC) an Bord des Polar 5-Flugzeugs und an der AWIPEV-Forschungsstation in Ny-Ålesund, Spitzbergen, als Teil des Transregionalen Sonderforschungsbereichs TR172 "Arctic Amplification" einzusetzen. Auf diese Weise soll das Instrument eine Schlüsselkomponente für die dritte Phase des TR172 werden. Darüber hinaus planen wir, das Instrument am Jülich ObservatorY for Cloud Evolution (JOYCE) einzusetzen, das Teil der europäischen Forschungsinfrastruktur für Aerosole, Wolken und Spurengase (ACTRIS) ist, um den vollen Nutzen von Sensorsynergien an einem typischen Standort in den mittleren Breiten zu untersuchen und auf diese Weise die nächste Generation von bodengestützten Überwachungssystemen vorzubereiten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Differentielles Absorptionsradar im G-Band mit Dopplerfähigkeit
• Gerätegruppe: 6670 Radaranlagen (außer Distanzmesser 062 und Doppler-Radar 664 und 886)
• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Leiterin: Professorin Dr. Susanne Crewell