Um die großräumige Verteilung von Luftschadstoffen oder atmosphärischen Parametern wie Konzentrationen von Gasen, Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Aerosolparameter, Wolkenhöhen, Höhe möglicher Inversionsschichten, Windgeschwindigkeit etc. zu messen, wurden bisher Messungen dieser Parameter an verschiedenen Punkten mit unterschiedlichen Verfahren oder Messungen mittels flugzeuggestützter Meßgeräte vorgenommen. Während erstere Methode nur statistische Aussagen mit teilweise geringer Aussagekraft erlaubt, ist letztere Methode für Routineeinsätze zu teuer und kaum praktikabel.To the large-scale distribution of air pollutants or atmospheric parameters such asConcentrations of gases, temperature, pressure, humidity, aerosol parameters,Measure cloud heights, height of possible inversion layers, wind speed etc.,So far measurements of these parameters have been made at different points with differentProcedures or measurements carried out using aircraft-based measuring devices. Whilethe former method only allows statistical statements with low informative valuethe latter method is too expensive for routine operations and hardly practical.
Dieses Verfahren erlaubt die schnelle räumlich aufgelöste großräumige Bestimmung von Luftschadstoffen und atmosphärischen Parametern. Es erlaubt nicht nur die Erfassung von Daten in Bodennähe, sondern auch die Erfassung von Daten in größeren Höhen.This method allows the rapid, spatially resolved determination ofAir pollutants and atmospheric parameters. It not only allows the capture ofData near the ground, but also the collection of data at higher altitudes.
Das Verfahren basiert auf der Messung von atmosphärischen Parametern mittels eines oder mehreren auf schienengebundenen oder nicht schienengebundenen Landfahrzeugen montierten LIDAR-Systemen, während das Fahrzeug sich in Fahrt befindet.The method is based on the measurement of atmospheric parameters using a orseveral on railbound or non-railbound land vehiclesmounted LIDAR systems while the vehicle is in motion.
Unter LIDAR-Systemen werden Systeme verstanden, die sich dadurch auszeichnen, daß das von einer Lichtquelle in die Atmosphäre gesandte Licht durch lineare oder nichtlineare Streuprozesse an Atomen, Molekülen, Aerosolen oder anderen Partikeln in der Luft zurückgestreut wird und dieses Licht detektiert und analysiert wird. Die LIDAR-Technik erlaubt damit die räumlich aufgelöste Messung atmosphärischer Parameter und Luftschadstoffkonzentrationen. Je nach Meßgröße werden unterschiedliche LIDAR-Verfahren eingesetzt: Rückstreu-LIDAR (mit einer oder mehreren Wellenlängen), DAS (Differentielle Absorption und Streuung)-UDAR, Raman-LIDAR, Doppler-LIDAR, DIAL (Differentielle Absorptions-LIDAR). Es können sowohl lineare wie auch nichtlineare Streuprozesse detektiert werden. Dabei kann sowohl mit hoher räumlicher Auflösung als auch mit einer Mittelung über einen Teil oder die gesamte Meßstrecke gemessen werden.LIDAR systems are understood to mean systems which are characterized in that theLight emitted into the atmosphere from a light source by linear or non-linearScattering processes on atoms, molecules, aerosols or other particles in the airis scattered back and this light is detected and analyzed. The LIDAR technologyallows the spatially resolved measurement of atmospheric parameters andAir pollutant concentrations. Different LIDAR methods are used depending on the measured variableused: backscatter LIDAR (with one or more wavelengths), DAS (differentialAbsorption and scattering) -UDAR, Raman-LIDAR, Doppler-LIDAR, DIAL (differentialAbsorption LIDAR). Both linear and non-linear scattering processes can be usedcan be detected. This can be done with a high spatial resolution as well as with aAveraging over a part or the entire measuring section can be measured.
In der Regel wird eine zeitliche Mittelung über mehrere Laserpulse durchgeführt. Dies führt bei der Erfindung durch die Bewegung des Meßsystems zu einer räumlichen Mittelung in Richtung der Bewegung. Daher ist die räumliche Auflösung der Messung in Bewegungsrichtung des Systems begrenzt. Dies hängt allerdings von dem Verhältnis der Pulswiederholfrequenz zur Bewegungsgeschwindigkeit ab. Bei Messungen von Luftschadstoffen oder atmosphärischen Parametern mit großen lokalen Konzentrationsschwankungen kann dies je nach Auswertungsverfahren zu einer Einschränkung der Aussagekraft der Messungen führen. Bei eher homogenen Schichtungen spielt diese Mittelung nur eine untergeordnete Rolle (z. B. Messung von Ozonschichten mit einem schnell bewegten LIDAR-System). Durch geeignete Wahl der Datenauswertung kann dieser Effekt jedoch in seiner Bedeutung begrenzt werden.Averaging over several laser pulses is usually carried out. this leads toin the invention by moving the measuring system to a spatial averaging inDirection of movement. Therefore the spatial resolution of the measurement is inDirection of movement of the system limited. However, this depends on the ratio of thePulse repetition rate for movement speed. When measuring fromAir pollutants or atmospheric parameters with large local onesDepending on the evaluation method, this can lead to fluctuations in concentrationRestrict the meaningfulness of the measurements. With more homogeneous layersthis averaging only plays a subordinate role (e.g. measurement of ozone layersa fast moving LIDAR system). With a suitable choice of data evaluationhowever, this effect can be limited in its importance.
Eine mögliche Anwendung ist die großräumige Detektion von troposphärischem Ozon mit einem LIDAR-System, das auf einen fahrenden Zug montiert ist.One possible application is the large-scale detection of tropospheric ozone witha LIDAR system mounted on a moving train.