Forscher unter der Leitung von Prof. Wang Zhenzhu vom Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und ihre Mitarbeiter haben die optischen Eigenschaften hohler Zirruswolken für eine verbesserte Interpretation von Lidar-Daten untersucht, wobei der Schwerpunkt auf hohlen Säulen-Eiskristallpartikeln lag. Ihre Studie wurde veröffentlicht in Optik-Express am 5. Oktober.
Cirruswolken bedecken mehr als 30 % des globalen Luftraums und sind einer der Schlüsselfaktoren für das Strahlungshaushaltsgleichgewicht des Systems Erde-Atmosphäre. Frühere Lidar-Detektionsexperimente ignorierten oft die hohlen Eiskristalle in Zirruswolken.
In dieser Studie führte das Forschungsteam das Konzept der „Modal Hollow Columns“ (MHC) ein, um die in der Natur vorkommenden hohlen Eiskristalle besser darzustellen. Mithilfe der physikalisch-optischen Näherungsmethode berechneten sie die Rückstreueigenschaften dieses zufällig ausgerichteten Modells und leiteten daraus Lidar-Parameter ab.
Sie fanden heraus, dass es möglich war, zwischen den beiden zu unterscheiden, wenn das Verhältnis von MHC zu festen Säulen (SC) 50 % überstieg, basierend auf dem Lidar-Verhältnis der Wellenlänge 1.064 nm und der Nachschlagetabelle für die Beziehung zwischen dem Farbverhältnis von 1.064/532 nm und das Depolarisationsverhältnis von 532 nm.
„Ein entscheidender Schritt zur Verbesserung der Präzision und Zuverlässigkeit zukünftiger Lidar-Messungen ist die Einbindung von Hohlsäulendaten in bestehende Datenbanken“, sagte Zhu Xuanhao, Erstautor der Studie.
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Xuanhao Zhu et al., Rückstreueigenschaften zufällig orientierter sechseckiger Hohlsäulen für Lidar-Anwendungen, Optik-Express (2023). DOI: 10.1364/OE.502185