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Lasertechnik für Forschung zum Klimawandel
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik
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17. Januar 2017

In der Mesosphäre laufen entscheidende Prozesse für die globale Luftzirkulation ab, so dass Daten aus dieser Region der Atmosphäre für präzise Klimamodelle von großer Bedeutung sind. Bislang wird diese Region vor allem vom Boden aus untersucht. Jetzt entwickeln Forscher Verfahren, die auch von Satelliten aus eingesetzt werden können.

Laser

Labordemonstrator eines diodengepumpten Alexandrit-Lasers für klimarelevante Messungen in großer Höhe der Atmosphäre. Bild: Fraunhofer ILT, Aachen [Großansicht]

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik entwickelt derzeit satellitengestützte Laserstrahlquellen für die Klimaforschung. Das Projekt ALISE (Diode-pumped Alexandrite Laser Instrument for next generation Satellite-based Earth observation) startete im August 2016. Bis zum Abschluss im Juli 2018 werden in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) und Airbus Defence & Space die technische Machbarkeit und die Einsatzmöglichkeiten eines neuartigen Lasersystems zur satellitengestützten Beobachtung des Weltklimas untersucht.

Der Kampf gegen den globalen Klimawandel stellt eine der größten Herausforderungen der kommenden Jahrzehnte dar. Um wirksame Maßnahmen gegen die voranschreitende Erderwärmung zu entwickeln, sind Klimamodelle erforderlich, die Zusammenhänge in der Atmosphäre zuverlässig abbilden. In großer Höhe, der Mesosphäre, wo entscheidende Prozesse für die globale Luftzirkulation ablaufen, ist die Datenlage jedoch aktuell unzureichend.

Für die Messung von Temperatur und Windgeschwindigkeit in dieser Höhe setzen Klimaforscher auf das moderne Resonanz-Lidar-Verfahren. Aufgrund der Komplexität und des Gewichts werden diese Lasermesssysteme allerdings derzeit nahezu ausschließlich bodengebunden eingesetzt. Die Arbeiten im Rahmen des ALISE-Projekts sind der erste Schritt in der Entwicklung eines satellitengestützten Beobachtungssystems, das eine zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Messung von Wind- und Temperaturverhältnissen in der Mesosphäre ermöglicht.

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Die Effizienz der eingesetzten Laserstrahlquelle, eines Alexandrit-Lasers, soll durch den Einsatz von Laserdioden als Pumpquelle gesteigert werden. Dadurch sinken auch Komplexität sowie das Gewicht der Bauteile, sodass die Anforderungen an weltraumgestützte Missionen erfüllt werden können.

Um die Vorteile der Lasermesstechnik in der satellitengestützten Erdbeobachtung einsetzen zu können, bringen die Aachener Wissenschaftler ihre langjährige Erfahrung und Kompetenzen bei der Entwicklung von Laserstrahlquellen und optischen Komponenten für die Atmosphärenmessungen ein. Diese konnten sie unter anderem bereits in der deutsch-französischen Klimamission MERLIN und dem CHARM-F-Projekt erfolgreich unter Beweis stellen. So hat das CHARM-F-System kürzlich auf dem deutschen Forschungsflugzeug HALO des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR erfolgreich seinen Jungfernflug absolviert.

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siehe auch
BepiColumbo: Laser erkunden den Merkur - 13. August 2007
Links im WWW
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik
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