An Airborne Mobile Aerosol Lidar (AMALi) was constructed and built at Alfred-Wegener-Institute for Polar and Marine Research (AWI) in Potsdam, Germany for the lower tropospheric aerosol and cloud research under tough arctic conditions. The system was successfully used during two AWI airborne field campaigns, ASTAR 2004 and SVALEX 2005, performed in vicinity of Spitsbergen in the Arctic. The novel evaluation schemes, the Two-Stream Inversion and the Iterative Airborne Inversion, were applied to the obtained lidar data. Thereby, calculation of the particle extinction and backscatter coefficient profiles with corresponding lidar ratio profiles characteristic for the arctic air was possible. The comparison of these lidar results with the results of other in-situ and remote instrumentation (ground based Koldewey Aerosol Raman Lidar (KARL), sunphotometer, radiosounding, satellite imagery) allowed to provided clean contra polluted (Arctic Haze) characteristics of the arctic aerosols. Moreover, the data interpretation by means of the ECMWF Operational Analyses and small-scale dispersion model EULAG allowed studying the effects of the Spitsbergens orography on the aerosol load in the Planetary Boundary Layer. With respect to the cloud studies a new methodology of alternated remote AMALi measurements with the airborne in-situ cloud optical and microphysical parameters measurements was proved feasible for the low density mixed-phase cloud studies. An example of such approach during observation of the natural cloud seeding (feeder-seeder phenomenon) with ice crystals precipitating into the lower supercooled stratocumulus deck were discussed in terms of the lidar signal intensity profiles and corresponding depolarisation ratio profiles. For parts of the cloud system characterised by almost negligible multiple scattering the calculation of the particle backscatter coefficient profiles was possible using the lidar ratio information obtained from the in-situ measurements in ice-crystal cloud and water cloud. / Das Airborne Mobile Aerosol Lidar (AMALi) wurde am Alfred-Wegener-Institut
für Polar- und Meeresforschung in Potsdam für die Untersuchung arktischer
Aerosole und Wolken der unteren Troposphäre entwickelt und gebaut. Das AMALi
wurde erfolgreich in zwei AWI Flugzeugmesskampagnen, der ASTAR 2004 und der
SvalEx 2005, die in Spitzbergen in der Arktis durchgeführt wurden, eingesetzt.
Zwei neue Lidar Datenauswertungsmethoden wurden implementiert: die Two-Stream
Inversion und die Iterative Airborne Inversion. Damit erwies sich die
Berechnung der Profile der Teilchen Rückstreu- und Extinktionskoeffizienten
mit einem entsprechenden Lidar Verhältnis, das charakteristisch für arktische
Luft ist, als möglich. Der Vergleich dieser Auswertungen mit den Resultaten,
die mit verschiedenen Fernerkundungs- und In-situ Instrumenten gewonnen worden
waren (stationäres Koldewey Aerosol Raman Lidar KARL, Sonnenphotometer,
Radiosondierung und Satellitenbilder) ermöglichten die Interpretation der
Lidar-Resultate und eine Charakterisierung sowohl der reinen als auch der
verschmutzten Luft. Außerdem konnten die Lidardaten mit operationellen ECMWF
Daten und dem kleinskaligen Dispersionsmodel EULAG verglichen werden. Dadurch
konnte der Einfluss der Spitzbergener Orographie auf die Aerosolladung der
Planetaren Grenzschicht untersucht werden. Für Wolkenmessungen wurde eine neue
Methode der alternativen Fernerkundung mit dem AMALi und flugzeuggetragenen
In-situ Messgeräten verwendet, um optische und mikrophysikalische
Eigenschaften der Wolken zu bestimmen. Diese Methode wurde erfolgreich
implementiert und auf Mixed-Phase Wolken geringer optischen Dicke angewendet.
Ein Beispiel hier stellt das Besamen der Wolken (sogenannte Feeder-Seeder
Effekt) dar, bei dem Eiskristalle in eine niedrige unterkühlte Stratokumulus
fallen. Dabei konnten Lidarsignale, Intensitätsprofile und die
Volumendepolarisation gemessen werden. Zusätzlich konnten in den weniger
dichten Bereichen der Wolken, in denen Vielfachstreuung vernachlässigbar ist,
auch Profile des Teilchen Rückstreukoeffizienten berechnet werden, wobei
Lidarverhältnisse genommen wurden, die aus In-situ Messungen für Wasser- und
Eiswolken ermittelt wurden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:Potsdam/oai:kobv.de-opus-ubp:698 |
| Date | January 2005 |
| Creators | Stachlewska, Iwona Sylwia |
| Publisher | Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät. Institut für Physik und Astronomie |
| Source Sets | Potsdam University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Text.Thesis.Doctoral |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://opus.kobv.de/ubp/doku/urheberrecht.php |
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