Begin of page section:
Page sections:

  • Go to contents (Accesskey 1)
  • Go to position marker (Accesskey 2)
  • Go to main navigation (Accesskey 3)
  • Go to sub navigation (Accesskey 4)
  • Go to additional information (Accesskey 5)
  • Go to page settings (user/language) (Accesskey 8)
  • Go to search (Accesskey 9)

End of this page section. Go to overview of page sections

Begin of page section:
Page settings:

English en
Deutsch de
Search
Login

End of this page section. Go to overview of page sections

Begin of page section:
Search:

Search for details about Uni Graz
Close

End of this page section. Go to overview of page sections


Search

Begin of page section:
Main navigation:

Page navigation:

  • University

    University
    • About the University
    • Organisation
    • Faculties
    • Library
    • Working at University of Graz
    • Campus
    Developing solutions for the world of tomorrow - that is our mission. Our students and our researchers take on the great challenges of society and carry the knowledge out.
  • Research Profile

    Research Profile
    • Our Expertise
    • Research Questions
    • Research Portal
    • Promoting Research
    • Research Transfer
    • Ethics in Research
    • Commission for Scientific Integrity
    Scientific excellence and the courage to break new ground. Research at the University of Graz creates the foundations for making the future worth living.
  • Studies

    Studies
    • Prospective Students
    • Students
  • Community

    Community
    • International
    • Location
    • Research and Business
    • Alumni
    The University of Graz is a hub for international research and brings together scientists and business experts. Moreover, it fosters the exchange and cooperation in study and teaching.
  • Spotlight
Topics
  • Sustainable University
  • Researchers answer
  • Work for us
Close menu

End of this page section. Go to overview of page sections

Begin of page section:
You are here:

University of Graz News Vielseitige Infrarotlaser-Okkultation

End of this page section. Go to overview of page sections

Thursday, 24 March 2016

Vielseitige Infrarotlaser-Okkultation

Zwischen Sendersatellit (LEOTx) und Empfängersatellit (LEORx) lässt sich mit der neuen Methode der Wind in der freien Atmosphäre weltweit genau messen. Grafik: Uni Graz, Wegener Center (2015) ©Uni Graz, Plach et al. 2015

Zwischen Sendersatellit (LEOTx) und Empfängersatellit (LEORx) lässt sich mit der neuen Methode der Wind in der freien Atmosphäre weltweit genau messen. Grafik: Uni Graz, Wegener Center (2015)

Die neue mathematische Tranformation kann durch Wind verursachte Differenzen in der Signaldämpfung in Höhenprofile der Windstärke umrechnen. Grafik: Syndergaard und Kirchengast (2016)

Die neue mathematische Tranformation kann durch Wind verursachte Differenzen in der Signaldämpfung in Höhenprofile der Windstärke umrechnen. Grafik: Syndergaard und Kirchengast (2016)

Die Anwendung der neuen Methode zeigt, dass realistische Profile der Windstärke mit sehr guter Höhenauflösung und Genauigkeit berechnet werden können. Grafik: Syndergaard und Kirchengast (2016)

Die Anwendung der neuen Methode zeigt, dass realistische Profile der Windstärke mit sehr guter Höhenauflösung und Genauigkeit berechnet werden können. Grafik: Syndergaard und Kirchengast (2016)

Vom Wegener Center entwickelte Methode kann neben Treibhausgasen auch Wind messen

ForscherInnen am Grazer Wegener Center für Klima und Globalen Wandel der Uni Graz entwickelten in den letzten Jahren unter Federführung von Univ.-Prof. Dr. Gottfried Kirchengast die weltweit erste Methode zur Messung von Treibhausgasen in der freien Atmosphäre: Deren Konzentration lässt sich aus der Dämpfung bzw. Absorption von Infrarotlaser-Signalen, die von einem Sender- zu einem Empfänger-Satelliten geschickt werden, ablesen. Nun hat Kirchengast gemeinsam mit dem mathematischen Geophysiker Dr. Stig Syndergaard vom Dänischen Meteorologischen Institut in Kopenhagen einen neuen mathematischen Weg gefunden, der zusätzlich Windmessungen mit dieser Methode der Infrarotlaser-Okkultation ermöglicht. Die jüngsten Forschungsergebnisse wurden in der neuen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Journal of Geophysical Research veröffentlicht.

„Bei der Infrarotlaser-Okkultation werden die Signale auf ihrem Weg durch die Atmosphäre gebrochen und teilweise absorbiert, so dass sie gedämpft beim Empfänger-Satelliten ankommen“, erklärt Gottfried Kirchengast. „Jedes Treibhausgas hat charakteristische Absorptionslinien und absorbiert die Signale jeweils auf ganz bestimmten Wellenlängen stark, sodass sich daraus charakteristische Signaldämpfungen ergeben. Diese sind bei passender Wahl von zwei Signalfrequenzen symmetrisch zum Zentrum einer Absorptionslinie, wenn Windstille herrscht, genau gleich groß. Durch Wind verschieben sich die Frequenzen aber etwas, sodass es zu charakteristischen Dämpfungsdifferenzen kommt“, ergänzt der Forscher. Aus diesen Unterschieden, so haben Kirchengast und Syndergaard in ihrer aktuellen Publikation gezeigt, lässt sich die Windgeschwindigkeit entlang der Sender-Empfänger-Richtung über eine mathematische Transformation mit sehr guter Höhenauflösung und Genauigkeit ableiten.
Das Phänomen entspricht dem Doppler-Effekt, wie er von akustischen Wellen bekannt ist: Bewegt man sich auf eine Schallquelle zu, kommt es zu einer Verkürzung der Wellenlänge und damit Erhöhung der Frequenz, wodurch ein Ton höher wahrgenommen wird. Entfernt man sich, wird er tiefer.

Die Möglichkeit, auch Windprofile mittels Infrarotlaser-Okkultation zu bestimmen, ist deshalb so bedeutend, weil es die bislang erste Methode zur weltweiten direkten Windmessung in der freien Atmosphäre – fünf bis etwa 35 Kilometer über der Erdoberfläche – darstellt. Herkömmliche Verfahren gewinnen ihre Ergebnisse unter anderem aus den Bewegungen von Wolkenmustern, was jedoch mit großen Ungenauigkeiten behaftet ist und in den riesigen wolkenlosen Gebieten der Erdatmosphäre überhaupt keine Information liefert.

Die neue mathematische Transformation zur Umrechnung von Signaldämpfungsdifferenzen in Windgeschwindigkeiten lässt sich bei Messungen mit anderen Signalen ebenfalls anwenden, wie etwa bei Mikrowellen-Okkultation zwischen Satelliten. Damit kann sie auch Temperatur- und Feuchtemessungen sehr gut ergänzen. „Wir veranstalten im Mai im Rahmen des Living Planet Symposium 2016 der Europäischen Weltraumbehörde ESA einen internationalen Workshop zu nächsten Schritten mit dieser nun noch attraktiver gewordenen Methode“, denkt Kirchengast bereits weiter in Richtung Umsetzung als Satellitenmission.

Die Arbeiten wurden von der Europäischen Weltraumbehörde ESA gefördert und sind im Forschungsschwerpunkt „Umwelt und Globaler Wandel“ der Universität Graz verankert.

Publikation:
Syndergaard, S., and G. Kirchengast (2016),
An Abel transform for deriving line-of-sight wind profiles from LEO-LEO infrared laser occultation measurements,
Journal of Geophysical Research – Atmospheres, 121, doi:10.1002/2015JD023535

created by Gudrun Pichler

Related news

Around the world in eight stops: the Long Night of Research at the University of Graz

On 24 April from 5 pm, you can take a short trip around the globe at the University of Graz, discovering pecularities of foreign countries or new local features in the entrance hall of the University Library. The itinerary takes you through introduced animal species, political attitudes and the omnipotence of algorithms. There will also be a programme in the historic reading hall, as well as at the UniGraz@Museum and the University Archive.

Studying at the University of Graz: How to enrol

Ready for a new chapter in your life with the start of your studies at the University of Graz in the winter semester 2026/27? Here you will find information on deadlines, admission procedures, registration, and everything else you need to successfully start your studies in the fall.

Interpreting data: Why studies sometimes get it wrong

Hilmar Brohmer and Ziva Korda from the Institute of Psychology, together with 500 international colleagues, have re-evaluated a hundred scientific publications and have often come to different conclusions.

Crystal-clear: AI method revolutionises solar observation

The Sun makes life on Earth possible. However, its magnetic fields can also cause massive disruption. This makes it all the more important to gain a better understanding of the processes taking place on our nearest star. A research team from the University of Graz and the High Altitude Observatory in Boulder (USA) has succeeded in doing just that. The astrophysicists have developed an AI-supported method that makes even the smallest structures on the Sun visible. The scientists are convinced that this will bring about a lasting change in solar observation and that the new method can be used for the planned European Solar Telescope.

Begin of page section:
Additional information:

University of Graz
Universitaetsplatz 3
8010 Graz
Austria
  • Contact
  • Web Editors
  • Moodle
  • UNIGRAZonline
  • Imprint
  • Data Protection Declaration
  • Accessibility Declaration
Weatherstation
Uni Graz

End of this page section. Go to overview of page sections

End of this page section. Go to overview of page sections

Begin of page section:

End of this page section. Go to overview of page sections