Lidar-Windmessung

Die Lidar-Windmessung ist ein Verfahren zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit durch Laserlicht. Zentrales Bauteil eines Lidar-Windmessgeräts ist ein Laser. Darüber hinaus verfügt es über einen Detektor, der das zurückgestreute Licht erfasst. Durch den Laser wird Licht ausgesandt, das an Aerosolen, also Schwebeteilchen in der Luft, reflektiert wird. Das reflektierte Licht wird detektiert und lässt aus der Frequenzverschiebung Rückschlüsse auf die Windgeschwindigkeit in Strahlrichtung zu. Lidar-Messgeräte nutzen dabei den sogenannten Dopplereffekt aus. Durch die Verwendung von mehreren Strahlrichtungen können die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung bestimmt werden. Aus der Laufzeit des Signals wiederum kann auf die Messhöhe geschlossen werden. Durch die Vorgabe eines fest definierten Zeitintervalls können somit die Windgeschwindigkeiten in unterschiedlichen Höhen bestimmt werden.

Insgesamt erlaubt eine Lidar-Windmessung eine sehr kompakte Bauweise der Windmessgeräte, so dass entsprechende Messgeräte von zwei Personen bewegt werden können und für den mobilen Einsatz geeignet sind. Im Gegensatz zu Windmessungen mit Anemometern (Windmessstation), die nur die Messung der horizontalen Windgeschwindigkeiten in der Messhöhe erlauben, erlauben Lidar-Messgeräte die Erstellung von Höhenprofilen der Windgeschindigkeit, also eine Ermittlung der Windgeschwindigkeit und Windrichtung in Abhängigkeit der Höhe über dem Boden. Die Installation eines Messmastes ist entsprechend nicht erforderlich, da die Messgeräte am Boden aufgestellt werden können. Sie messen die Windgeschwindigkeit und das vertikale Höhenprofil der Windgeschwindigkeit oberhalb des Messgeräts.

Die Vorteile der Lidar-Windmessung gegenüber anderen Verfahren, die auf Schallwellen basieren, sind eine höhere Abtastrate sowie ein niedrigeres Signalrauschen. Damit ergibt sich eine höhere Genauigkeit und auch eine höhere Signalverfügbarkeit, d. h. weniger Zeiträume in denen keine Messwerte ermittelt werden können. Schwierig ist der Einsatz von Lidar-Windmessgeräten bei Nebel oder wenn, wie im Hochgebirge, die Luft nur eine niedrige Aerosoldichte aufweist. Um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen ist eine Kalibrierung der Lidar-Windmessung notwendig. Daher werden Lidar-Messgeräte auch in Kombination mit einem Windmessmast und Anemometer eingesetzt.

Englische Übersetzung(en):

light detection and ranging wind measurement