Was ist ein Ceilometer?
Ein Ceilometer ist ein Instrument, das am häufigsten verwendet wird, um die aktuelle Höhe einer Wolkenbasis anzuzeigen. Ein optischer Deckenmesser projiziert einen modulierten Lichtstrahl auf den Boden einer Wolke. Ihre Höhe kann dann mit Hilfe der Triangulation berechnet werden. Ein Laser-Ceilometer bestimmt die Höhe, indem es die Zeit misst, die ein Laserlichtimpuls benötigt, um von einer Wolkenbasis zurückgeworfen zu werden. Aerosolkonzentrationen wie Wasserdampf oder Schadstoffe in der Atmosphäre können auch aus den Rückstreueffekten des Laserlichts berechnet werden.
Dieses Gerät ist in der Luftfahrt und Meteorologie weit verbreitet. Die Höhe der untersten Wolkenschicht unter 6.096 m (20.000 Fuß), die mehr als die Hälfte des Himmels bedeckt, ist die Wolkendecke. Dieser Status wird an den großen Flughäfen kontinuierlich mit Hilfe von Ceilometern überwacht und das Ergebnis wird den Flugbesatzungen gemeldet. Hersteller fortschrittlicher Deckenmesser behaupten, dass ihre Produkte bei Verwendung in der meteorologischen Forschung mehrere Wolkenschichten bis zu 9.144 m (30.000 Fuß) gleichzeitig messen können.
Ein optischer Deckenmesser besteht aus einem Projektor, einem Detektor und einer Einrichtung zum Aufzeichnen der Daten. Es gibt zwei Grundkonfigurationen. In einem rotierenden Sender-Ceilometer überstreicht der Projektor den Himmel mit einem modulierten Lichtstrahl. Der Detektor befindet sich in einem bekannten Abstand vom Projektor und ist vertikal ausgerichtet. Wenn der Lichtstrahl auf eine Wolkenbasis direkt über dem Detektor trifft, wird das Licht nach unten reflektiert, erfasst und der Projektionswinkel in diesem Moment wird aufgezeichnet.
In der Scan-Empfänger-Konfiguration ist der Projektor fest und der Detektor bewegt sich. Der Projektor sendet einen modulierten Lichtstrahl vertikal aus. Ein in vorgegebener Entfernung stationierter Parabol-Detektor tastet den Strahl nach oben und unten ab und sucht nach Licht, das von einer Wolkenbasis reflektiert wird. Wenn dies erkannt wird, gibt dies den vertikalen Winkel für den Schnittpunkt des Lichtstrahls und der Wolke an. Jede Konfiguration liefert die Daten, die zur Berechnung der Höhe der Wolkenbasis durch einfache Triangulation erforderlich sind.
Ein Laser-Ceilometer ist eine spezielle Anwendung eines LIDAR-Systems (Light Detection and Ranging). Als solches war es eine der ersten Anwendungen der Lasertechnologie. In der Meteorologie werden mit einem Laser-Ceilometer Struktur und Zusammensetzung der Atmosphäre, Aerosolkonzentrationen und Wolkenbildung untersucht. Rückstreuprofile von Laserlicht können analysiert werden, um Niederschläge, das Vorhandensein bestimmter Gase und deren Konzentration sowie Windgeschwindigkeit und Turbulenzen zu erfassen. Die Fähigkeit, aktuelle und sich ändernde Windverhältnisse zu erkennen, hat zum Einsatz dieser Technologie im Bereich der erneuerbaren Energien geführt.