Wind Profiler

Wind Profiler System am Meteorologischen Observatorium Lindenberg

Der Wind Profiler ist ein meteorologisches Messsystem. Mit dem Instrument ist man in der Lage, kostengünstig und in hoher zeitlicher Auflösung den Höhenwind zwischen 500 m bis 16 km und die virtuelle Temperatur bis 4 km zu bestimmen. Es arbeitet hauptsächlich wie ein vertikal ausgerichtetes Radargerät.

Messprinzip

Eine gepulste elektromagnetische Welle wird über eine phasengesteuerten Gruppenantenne (engl: Phased Array Antenne) in die Troposphäre abgestrahlt. Zur Windmessung mit dem DBS-Verfahren (engl. Doppler beam swinging) werden dabei mindestens drei verschiedene Strahlrichtungen verwendet. Die elektromagnetischen Wellen werden durch Inhomogenitäten der Brechzahl gestreut. Aus der Phasenänderung der zurückgestreuten Welle kann die Dopplerverschiebung und damit die radiale Windgeschwindigkeit ermittelt werden.

Lautsprecher

Die Temperatur wird nach dem Prinzip des 'radio acoustic soundig system' gemessen. Dazu strahlen vier große Lautsprecher mit rund 135 dBa Schallwellen in die Atmosphäre. Das dabei entstehende Muster von Dichte-Fluktuationen wird von der Radar-Welle abgetastet, wobei die Schallgeschwindigkeit bestimmt wird. Über die Laplace'sche Beziehung wird daraus die Temperatur abgeleitet.

Nutzen von Wind Profilern

Wind Profiler können in hoher zeitlicher Auflösung (typischerweise alle 30 min) die Atmosphäre sondieren. Damit sind sie kostengünstiger und aktueller als Sondierungen mit Ballonen. Die Daten können direkt in die Wettervorhersagemodelle eingepasst werden und dienen daher einer genaueren Wettervorhersage. Sie arbeiten vollautomatisch und können damit auch mit wenig Personal betrieben werden

Geschichte der Wind Profiler

  • 1966–1969 erste Versuche von Windmessungen mittels Radar in Wallops Island
  • 1975 erstes spezielles Radar für Höhenwindmessungen nimmt in Boulder (Colorado) den Betrieb auf (Sunset-Radar)
  • 1976 SOUSY (Sounding System) des MPAE arbeitet nahe Katlenburg-Lindau
  • 1984 Colorado Wind Profiler Network mit fünf Profilern nimmt Arbeit auf
  • 1991 Wind Profiler Demonstration Network arbeitet mit 32 Systemen
  • ab 1996 der Deutsche Wetterdienst beginnt mit der Entwicklung und dem Aufbau eines Profiler Networks in Deutschland. Der Prototyp wird am Meteorologischen Observatorium Lindenberg (Brandenburg) in Betrieb genommen. Es folgen Systeme in Ziegendorf (Mecklenburg-Vorpommern), Nordholz (Niedersachsen) und Bayreuth (Bayern).

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