/Mit LiDAR alte Städte finden und Wettervorhersagen verbessern

Mit LiDAR alte Städte finden und Wettervorhersagen verbessern

DW: Herr Kiemle, was genau ist LiDAR?

Christoph Kiemle: LiDAR steht für Light Detection and Ranging. Es ist vergleichbar mit Radar oder Radiowellenerkennung und -entfernung, aber es funktioniert mit optischer Strahlung und nicht mit Radiowellen. Es funktioniert grundsätzlich mit Licht. Sie können Laser verwenden, um dieses Licht auszusenden, um Eigenschaften der Atmosphäre oder der Erdoberfläche zu entdecken.

Wir senden typischerweise einen Laserstrahl von einer fliegenden Plattform zur Erde. Dieser Strahl bewegt sich durch die Atmosphäre und kann beispielsweise Partikelmaterial, Aerosol in der Atmosphäre, messen. Es kann Wolken erkennen, es kann zur Oberfläche wandern, wenn es keine Wolken gibt, und es gibt uns Profile atmosphärischer Eigenschaften. Aus diesen Messungen können wir viele Informationen erkennen und ableiten, die helfen, die Wissenschaft voranzutreiben.

Christoph Kiemle, researcher at the DLR Institute for Atmospheric Physics

Kiemle: Die LiDAR-Forschung treibt die Wissenschaft voran

Wir können auch Spurengase in der Atmosphäre messen. Dies sind Gase, die in sehr geringen Mengen in der Atmosphäre vorhanden sind. Dies ist eine interessante neue Perspektive und wichtig für die Zukunft, da mit diesem Prinzip viele Treibhausgase wie Methan und CO2 gemessen werden können.

An Ihrem Institut im DLR haben Sie ein Flugzeug mit LiDAR-Scanner, den Dassault Falcon. Was machst du damit?

Die Vorteile eines Flugzeugs sind natürlich, dass man es praktisch überall hin mitnehmen kann und man sich anderen Forschungsgruppen anschließen kann. Wir haben in den vergangenen Jahrzehnten viele solcher internationalen Kampagnen durchgeführt. Da es sich um eine bewegliche Plattform handelt, können Sie schnell einen bestimmten Bereich scannen.

Forscher haben kürzlich LiDAR auf diese Weise verwendet entdecke eine verlorene Maya-Stadt in Guatemala . Wie hat das funktioniert?

LiDARs Laserstrahl hat einen sehr kleinen Fokuspunkt oder ein Sichtfeld. Dadurch kann es gelegentlich in die Baumkronen des Waldes eindringen, obwohl tropische Wälder sehr, sehr dicht sind.

Mit einem LiDAR-System in der Luft, und wenn Sie einen Laser mit einer hohen Wiederholungsfrequenz haben, der viele Schüsse pro Sekunde abgibt, können Sie Ihren Messvorhang sehr dicht machen. Die Wahrscheinlichkeit, dass Sie mit Ihrem Laserstrahl ein Loch in der Überdachung treffen, ist also höher und Sie werden gelegentlich Signale von [Strukturen auf] der Oberfläche zurückgeworfen bekommen.

Was sind praktische Anwendungen für LiDAR, abgesehen von der Entdeckung uralter, lange verlorener Städte?

Es gibt zwei grundlegende Anwendungen. Es gibt LiDAR-Scanner, die einfach die Erdoberfläche scannen. Sie können Unregelmäßigkeiten bei der Oberflächenerhebung erkennen, wie im Maya-Fall. Stadtplanung oder Forstwirtschaft in der Landwirtschaft verwenden auch diese Art von Lasern.

Und wir nutzen LiDAR, um mehr über atmosphärische Eigenschaften zu erfahren. Das fördert die Klimaforschung und könnte die Wettervorhersage verbessern.

Was könnten zukünftige Anwendungen von LiDAR sein?

Es gibt Pläne für selbstfahrende Autos: Anstelle von Radar könnten Sie mit LiDAR Entfernungen zu anderen Autos berechnen. Optische Strahlung ist dafür genauer als Radar.

Ein anderes Feld sind Weltraumanwendungen. Die Europäische Weltraumorganisation wird in diesem Jahr die ADM – die Mission für atmosphärische Dynamik – starten. Es werden Satelliten mit LiDAR an Bord sein, um die Wettervorhersagen zu verbessern.

Die Windgeschwindigkeit ist ein Hauptbestandteil für Wettersysteme und kann aus Bewegungen von Wolken abgeleitet werden, die bereits in Satellitenbildern sichtbar sind. Aber manchmal haben Sie keine Wolken und deshalb haben Sie keine Bewegungsvektoren, wie sie sagen. LiDAR kann atmosphärische Veränderungen in diesen Wolkenlücken messen. Diese Mission wird voraussichtlich zu erheblich fortschrittlichen Wettervorhersagen führen.

Christoph Kiemle ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Physik der Atmosphäre des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt .