MF-Radare

Mittelwellen-Atmosphärenradare (Medium frequency MF-Radar) werden typisch zwischen 2 und 3,5 MHz betrieben. Diese Systeme erlauben die kontinuierliche Beobachtung von Radarechos aus der Mesosphäre und der unteren Thermosphäre. Radarechos werden aufgrund partieller Reflektion an relativ scharfen Grenzen verschiedener Brechungsindizes ermöglicht, aus denen dann, je nach Zustand der Atmosphäre, der Wind für die Höheregion von 60 km bis 100 km bestimmt werden kann. Die Bestimmung des Horizontalwindes geschieht über zwei allgemeine Methoden, die von der Komplexität des  jeweiligen Radars abhängen:

  • Das Doppler-Beam-Swinging (DBS) Verfahren, bei dem der Radarstrahl nacheinander in verschiedene, typisch azimutal 90° versetzte, Richtungen geschwenkt wird. Aus den bestimmten radialen Geschwindigkeiten der jeweiligen Strahlrichtungen werden, unter der Annahme der Homogenität, der mittlere Vertikal- und Horizontalwind berechnet.
  • Beim Spaced Antenna (SA) Verfahren wird sendeseitig typisch nur ein vertikaler Radarstrahl verwendet. Für den Empfangsfall werden mindestens drei unabhängige Empfänger-Antennengruppen verwendet, deren Empfangssignale mittels Kreuzkorrelationsverfahren miteinander verglichen werden. Aus der Bewegung und zeitlichen Veränderung der empfangenen Muster und der räumlichen Anordnung der Antennengruppen können der Horizontalwind, die Kohärenzzeiten und –längen der streuenden Schichten bestimmt werden.

Aus den bestimmten Windfeldern können anschließend z.B. Wellenparameter und Energiedissipationsraten abgeleitet werden. Das Saura-MF-Radar erlaubt zusätzlich die Abschätzung der Elektronendichten durch differentielle Amplituden- und Phasenmessungen.

MF-Radare am IAP:

Veröffentlichungen

  • W. Singer, P. Hoffmann, G. Kishore Kumar, N. J. Mitchell und V. Matthias, Atmospheric coupling by gravity waves: Climatology of gravity wave activity, mesospheric turbulence and their relations to solar activity, in Climate And Weather of the Sun-Earth System (CAWSES): Highlights from a priority program, Springer, F.-J. Lübken, Dordrecht, The Netherlands, doi:10.1007/978-94-007-4348-9, 2012
  • W. Singer, R. Latteck, M. Friedrich, M. Wakabayashi und M. Rapp, Seasonal and solar activity variability of D-region electron density at 69° N, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., doi:10.1016/j.jastp.2010.09.012, 2011
  • P. Hoffmann, E. Becker, W. Singer und M. Placke, Seasonal variation of mesospheric waves at northern middle and high latitudes, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 72, 1068-1079, doi:10.1016/j.jastp.2010.07.002, 2010
  • W. Singer, R. Latteck, D. A. Holdsworth und T. Kristiansen, A new narrow beam MF radar at 3 MHz for studies of the high-latitude middle atmosphere: System description and first results, Proceedings of the 10th international workshop on technical and scientific aspects of MST radars, 2003