IAP Kühlungsborn
Leibniz-Gemeinschaft

Radio-Science am IAP

Aktivitäten im Rahmen der Radio-Science spielen am IAP eine wichtige Rolle in Hinblick auf die Untersuchung der MLT Region, sowohl bei Radar- als auch Radio-Anwendungen. Obwohl viele Beobachtungen auch mit kommerziellen Radar/Radio-Instrumenten gemacht werden können, so kann die Qualität, Präzision und räumliche sowie zeitliche Auflösung durch Radio-Science noch bedeutend verbessert werden. Dies gilt insbesondere für die einmaligen IAP Instrumente wie MAARSY und das Saura-MF-Radar, aber auch für die Überarbeitung existierender Instrumente, wie z.B. das MMARIA-Konzept für Meteorradare. Radio-Science Aspekte am IAP sind unter anderem:

  • Antennendesign und –testen mit numerischen elektromagnetischen Simulationen sowie passiven und aktiven Experimenten,
  • Design und Entwicklung von Radio/Radar-Erfassungssystemen (wie SANDRA, SIMONe),
  • Realisierung von Pulskompression, Multipuls und –Frequenz,
  • Ableitung von Parametern aus der Faraday-Rotation mit Radar- und/oder Riometer-Beobachtung mittels der Magneto-ionischen Theorie (z.B. D-Region Elektronendichten),
  • Räumliche und frequenzbasierte bildgebende Radarverfahren etc.

Durch die Weiterentwicklung der Technik, z.B. nahezu kontinuierliches Abtasten, die Nutzung verschiedener Empfangsgruppierungen oder beliebige Pulsformen in Phase und Amplitude, muss die Radio-Science durch den Einsatz robuster Inversionsalgorithmen (sowohl rückwärts als auch vorwärts gerichtet - z.B. Maximum Entropie für bildgebende Radarverfahren) begleitet werden.

 

Das SIMONe-System (Spread Spectrum Interferometric Multistatic Meteor radar Observing Network) nutzt kodierte CW (continuous waves) Aussendungen in Applikation des MIMO-Verfahrens (multiple-input multiple output) sowie compressed sensing Konzepte.

 

 

 

Die spektrale Breite von Radarechos wird oftmals als Indikator für die vorhandene Turbulenz im Medium interpretiert. Gerade bei den MF-Radaren können allerdings aufgrund der größeren Strahlbreiten und schlechteren Nebenzipfelunterdrückung auch Echos deutlich abseits der Hauptstrahlrichtung detektiert werden.

Für die weiteren Analysen und deren Interpretation wird für jeden Spektralanteil die Richtung der Quelle, d.h. die Streuposition, berechnet und sollte diese zu weit abseits der nominellen Strahlrichtung liegen, entsprechend entfernt.

 

 

 

 

Veröffentlichungen

  • J. L. Chau, J. M. Urco, J. P. Vierinen, R. A. Volz, M. Clahsen, N. Pfeffer und J. Trautner, Novel specular meteor radar systems using coherent MIMO techniques to study the mesosphere and lower thermosphere, Atmos. Meas. Tech., 12, 2113-2127, doi:10.5194/amt-12-2113-2019, 2019
  • J. M. Urco, J. L. Chau, T. Weber und R. Latteck, Enhancing the spatiotemporal features of polar mesosphere summer echoes using coherent MIMO and radar imaging at MAARSY, Atmos. Meas. Tech., 955-969, doi:10.5194/amt-12-955-2019, 2019
  • T. Renkwitz und R. Latteck, Angle of arrival study of atmospheric high frequency radar echoes, 6th International Conference on Space Science and Communication, 2019, Scopus 45581, 2019
  • T. Renkwitz und R. Latteck, On improving radar echo spectral width analysis for atmospheric turbulence estimates, International Interdisciplinary PhD Workshop (IIPhDW), 2019, doi:10.1109/IIPHDW.2019.8755421, 2019
  • J. L. Chau, T. Renkwitz, G. Stober und R. Latteck, MAARSY multiple receiver phase calibration using radio sources, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., doi:10.1016/j.jastp.2013.04.004, 2014
  • J. L. Chau, J. Röttger und M. Rapp, PMSE strength during enhanced D region electron densities: Faraday rotation and absorption effects at VHF frequencies, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., doi:10.1016/j.jastp.2013.06.015, 2014
  • S. Sommer, G. Stober, J. L. Chau und R. Latteck, Geometric considerations of polar mesospheric summer echoes in tilted beams using coherent radar imaging,Adv. Radio Sci., accepted, 2014
  • T. Renkwitz, G. Stober, R. Latteck, W. Singer und M. Rapp, New experiments to validate the radiation pattern of the Middle Atmosphere Alomar Radar System (MAARSY), Adv. Radio Sci., 11, 283-289, doi:10.5194/ars-11-283-2013, 2013
  • Hysell, D. L. and J. L. Chau, Aperture Synthesis Radar Imaging for Upper Atmospheric Research, in Doppler Radar Observations - Weather Radar, Wind Profiler, Ionospheric Radar, and Other Advanced Applications, Edited by Joan Bech, and Jorge L. Chau, InTech, ISBN 978-953-51-0496-4, 470pp, 2012
  • R. Latteck, W. Singer, M. Rapp, B. Vandepeer, T. Renkwitz, M. Zecha und G. Stober, MAARSY - the new MST radar on Andøya-system description and first results, Radio Sci., doi:10.1029/2011RS004775, 2012
  • M. Rapp, R. Latteck, G. Stober, P. Hoffmann, W. Singer und M. Zecha, First three-dimensional observations of polar mesosphere winter echoes: Resolving space-time ambiguity, J. Geophys. Res., 116, A11307, doi:10.1029/2011JA016858, 2011