Das Ostsee-Wind-Radar OSWIN

1997-1998

Von September 1997 bis September 1998 wurde auf dem Institutsgelände in Kühlungsborn (54.1° N; 11.8° E) ein VHF-Radar zur Untersuchung der Dynamik und Struktur der Tropo-, Strato- und Mesosphäre betrieben. Die Sende- und Empfangstechnik wurde Anfang Oktober 1998 nach Andenes/Norwegen (69.01° N; 16.03° O) transportiert und war dort von Oktober 1998 bis September 2008 als Alomar Wind Radar (ALWIN) in kontinuierlichem und unbeaufsichtigten Betrieb (Latteck et al, 1999).

1999-2013

Im Sommer 1999 wurde in Kühlungsborn mit dem bestehenden Antennenfeld und einer neuen Sende-Empfangstechnik das OSWIN-VHF-Radar in Betrieb genommen. OSWIN ist ein monostatisches Radar mit einer Phased-Array-Antenne bestehend aus 144 Vier-Elemente-Yagi-Antennen, die in quadratischen Subsystemen aus jeweils 4 Antennen in einer 6x6 Matrix angeordnet sind. Durch phasenversetztes Anteuern der sechs Antennenzeilen oder -spalten ist es möglich, die Antennenkeule in jeweils drei Zenitwinkeln (7°, 13°, 20°) in die vier Himmelsrichtungen Nord, Süd, Ost und West zu schwenken. Des weiteren ist es möglich, das Antennenfeld im Empfangsfall  in sechs Einzelfelder zu je 6 Subsystemen (4x6 Antennen) aufzuteilen, die den sechs Empfangskanälen zugeordnet werden können. Höhenprofile des 3-D Windvektors und der Radarreflektivität können so nach der Spaced-Antenna (SA) und Doppler-Beam-Swinging (DBS) Methode in einem kontinuierlichen und unbeaufsichtigten Betrieb bestimmt werden.

Technische Parameter

Frequenz53,5 MHz
Spitzenleistung90 kW
Mittlere Leistung4,5 kW (bei 5% Duty Cycle)
3dB-Strahlbreite
Impulslänge1 ... 32 µs
Pulswiederholfrequenz< 50 kHz
Höhenbereiche(0,4) 1 ... 18 km (65 ... 95 km)
Höhenauflösung150 m, 300 m, 600 m, 1000 m
Zeitauflösung~ 1 min
SendesignalEinzelimpuls, Komplementärkodes
ImpulsformenRechteck,  modifizierter Gauß (für max. Leistung)

2014

Im Frühjahr 2014 wurde das Antennenfeld des OSWIN-Radars grundlegend erneuert. Das neue Antennenfeld basiert auf der hexagonalen Struktur der MAARSY-Antenne und besteht aus insgesamt 133 3-Element-Yagi-Antennen, die in 19 Untergruppen a 7 Antennen angeordent sind. Jeweils drei benachbarte Untergruppen werden zur Zeit zusammengefasst und mit dem bestehenden 6-Kanal Sende- und Empfangssystem verbunden. Diese Anordnung ermöglichen den sogenannten spaced antenna Betrieb zur Windmessung.

Die an MAARSY angelehnte Struktur des Antennenfeldes ist auf eine zukünftige Modernisierung des OSWIN-Radars ausgerichtet. Ziel ist es dabei, das OSWIN-Radar technologisch auf denselben Stand wie MAARSY zu bringen. In einer ersten Phase wird das bestehende 6-Kanal-Sende-Empfangssystem durch ein 19-Kanal-Sytem ersetzt. Die finale Ausbaustufe sieht den Einsatz von 133-Sende-Empfangs-Modulen vor, die jeweils mit einer der 133 Yagi-Antennen verbunden sind. Damit kann der Radarstrahl von Puls zu Puls in jede beliebige Richtung geschwenkt werden, so dass die Atmosphäre dreidimensional vermessen werden kann. Zusätzlich soll sich das neue OSWIN-Radar gegenüber MAARSY durch eine verbesserte Empfangstechnik sowie eine erweiterte Modularität und Funktionalität auszeichnen, die es ermöglicht, das Radar auf verschiedenen Frequenzen und mit abgesetzten Empfangseinheiten zu betreiben. Durch das gleiche technologische Grunddesign in Nordnorwegen und Kühlungsborn werden neben den daraus resultierenden wissenschaftlichen Möglichkeiten außerdem Synergieeffekte bei der technischen Betreuung und dem Betrieb der Radargeräte erreicht.

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