Simulation von Aerosol-Lidaren mittels eines Systemtheoretischen Ansatzes

• Antragsteller: Professor Dr. Tim Poguntke; Dr. Christoph Ritter
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584227066

Das Projekt SALSA entwickelt ein systemtheoretisches Modellierungskonzept zur Analyse und Nachbildung von Aerosol-Lidaren. Ziel ist die Entwicklung und Validierung eines physikalisch konsistenten Modells für die optische Signalausbreitung, das unabhängig von spezifischen Lidararchitekturen arbeitet und sowohl inkohärente (gepulste) als auch kohärente (FMCW) Modulationsverfahren abbildet. Damit wird eine quantitative Bewertung der Messsensitivität und des wellenlängenabhängigen Informationsgehalts ermöglicht, insbesondere unter den herausfordernden Bedingungen mit dauerhaftem Tageslicht in der Arktis. Im ersten Arbeitspaket wird ein systemtheoretisches Kanalmodell entwickelt, das relevante optische Ausbreitungsprozesse in der Atmosphäre anhand etablierter Streutheorien beschreibt. Dieses Modell wird durch Simulationen des Koldewey Aerosol Raman Lidars in Ny-Ålesund, Spitzbergen, und den Abgleich mit gemessenen Lidardaten validiert. Im zweiten Arbeitspaket wird das Kanalmodell erweitert, um Tageslichtbedingungen realistisch abzubilden und die Leistungsfähigkeit kohärenter und inkohärenter Modulationen vergleichend und systematisch zu untersuchen. Ein drittes Arbeitspaket analysiert den potenziellen Informationsgewinn zusätzlicher Laserwellenlängen für bestehende Mehrwellenlängen-Lidare. Die Ergebnisse werden in Form konzeptioneller Empfehlungen für zukünftige instrumentelle Weiterentwicklungen bereitgestellt. SALSA leistet damit einen Beitrag zur methodischen Weiterentwicklung der Aerosol-Fernerkundung und ist vollständig theoretisch-konzeptionell ausgerichtet. Es ermöglicht eine systematische Untersuchung von Aerosol-Lidararchitekturen und schafft ein methodisches Fundament für zukünftige Weiterentwicklungen und weiterführende Untersuchungen zu Messprinzipien für die Bestimmung mikrophysikalischer Aerosoleigenschaften.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen