Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit werden theoretische und experimentelle
Untersuchungen zur simultanen optischen Fernmessung von
Ozonkonzentration und von Partikeleigenschaften in der Atmosphäre
durchgeführt.
Hierzu wird ein Lidarsystem konzipiert und verwirklicht,
das die Ramanlidar-- und
die Polarisationslidartechnik mit dem Raman--DIAL--Verfahren vereint.
Für Ozonmessungen in Wolken wird eine Fehleranalyse gegeben.
Hierbei zeigt sich, daß insbesondere die Wellenlängenabhängigkeit der
Mehrfachstreuung und die des Partikelextinktionskoeffizienten die
Ozonmessungen beeinflussen und eine Korrektur erforderlich machen.
Zur Quantifizierung des Wolkeneffekts wird das Streuverhalten von
Ensembles kugelförmiger Streuer untersucht.
Das wichtigste experimentelle Ergebnis dieser Arbeit ist die Messung
ausgeprägter Minima in der Ozonverteilung in einer feuchten oberen
Troposphäre unmittelbar vor und während der Beobachtung von Zirruswolken.
Es besteht eine gute räumliche Korrelation zwischen den ozonverarmten
Höhenbereichen und den Eiswolken.
Dieser Befund steht im Gegensatz zu Meßresultaten, die in einer trockenen,
wolkenfreien oberen Troposphäre gewonnen werden.
The subject of this thesis is theoretical and experimental investigations into the simultaneous optical remote measurement of atmospheric ozone concentration and particle properties. A lidar system is developed which combines the Raman--lidar and the polarization--lidar with the Raman--DIAL technique. An error analysis is given for ozone measurements in clouds. It turns out that the wavelength dependencies of photon multiple scattering and of the particle extinction coefficient necessitate a correction of the measured ozone concentration. To quantify the cloud influence, model calculations based on particle size distributions of spheres are carried out. The most important experimental result of this thesis is the measurement of pronounced minima in the ozone distribution in a humid upper troposphere shortly before and during cirrus observation. Good correlation between ozone--depleted altitude ranges and ice clouds is found. This finding is in contrast to ozone profiles measured in a dry and cloud--free troposphere.