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Forschungszentrum
ForschungszentrumKarlsruhe
Karlsruhe
ininder
Helmholtz-Gemeinschaft
der Helmholtz-Gemeinschaft
The Ground-Based Millimeter Wave
Radiometer MIRA2
Gerhard Kopp, Jochen Groß, Gerd Hochschild, and Rüdiger Lehm
Institute of Meteorology and Climate Research
Forschungszentrum und Universität Karlsruhe, Germany
•
instrument description
•
campaigns, validation
•
the Mérida Atmospheric Research Station (MARS)
http://www.fzk.de/imk/asf/mira
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Description of MIRA2
System Characteristics
IF:
Receiver Noise Temperature (SSB):
Mixer:
Physical Mixer Temperature:
2,1 GHz +/- 500 MHz
750 K
Whisker contacted Shottky Diode Mixer
30 K
Quasioptics
Beam Waist Radius (w0):
Apertures:
Diplexer:
Single Sideband Filter:
10 mm
2·w0
Fabry-Pérot
Martin Pupplett
Acousto Optical Spectrometer (AOS)
Number of Channels:
2048
Bandwidth:
1 GHz
Frequency Resolution:
1.2 MHz
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Former Campaigns
• February – April 1996: Kiruna (67.84°N, 20.41°E, 425 m ASL, Sweden)
• March/April 1997: Ny-Ålesund (78.9°N, 11.9°E, 9 m ASL, Swalbard)
• January – April 1998: Kiruna (Sweden)
• February – March 1999: Kiruna (Sweden)
• Nov. 1999 - March 2000: Kiruna (Sweden, THESEO 2000)
• Dec. 2000 - March 2001: Kiruna (Sweden)
• February - July 2003: Zugspitze (47.4°N, 11°E, 2650 m ASL, Germany)
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Institutet för rymdfysik
Swedish Institute of Space Physics
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IRF
Comparison of Ozone Profiles as Measured by MIRA2
at Kiruna in Winter 2000 with Sonde Measurements
• Nine coincident
measurements
between 22 January
and 17 March 2000
Sonde profiles
smoothed to MIRA
resolution
Height [km]
35
30
25
20
Sonde profiles courtesy of Ola Widell, SSC Esrange, Kiruna
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
(MIRA - Sonde) / Sonde [%]
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Ozone of 10 March 2003 over the Zugspitze
as measured by SCIAMACHY and MIRA
50
altitude [km]
40
30
20
MIRA
SCIA (unsmoothed)
SCIA (smoothed)
10
0
1
2
3
4
5
6
7
vmr [ppmv]
SCIAMACHY profiles courtesy of Ch. v. Savigny, IUP, University of Bremen
8
9
10
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Institutet för rymdfysik
Swedish Institute of Space Physics
Comparison of ClO Column abundances as
measured by FTIR and MIRA2 at Kiruna in 2000
ClO columns [1015 particles / cm2]
3.0
MIRA2
2.5
FTIR
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
20
30
40
50
60
day of year 2000
FTIR columns courtesy of Th. Blumenstock, IMK, Forschungszentrum Karlsruhe
70
80
IRF
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Mérida Atmospheric Research Station (MARS)
8°N, 71°W, 4765 m asl
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Situation in April 2001
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Situation 28/03/2004
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Station facilities provided by the
Forschungszentrum Karlsruhe
• New mains power
connection
• Mains at 220 V
• WLAN connection
• UPS
• Improved insulation
and heating
• Webcam
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Northern front of the MARS building
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The Webcam on Pico Espejo
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Meteorological station
•
•
•
•
•
•
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Ultrasonic Wind Obs.
Speed and direction
Precipitation
Air temperature
Air pressure
Global Positioning
System for precipitable
water vapor columns
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MIRA2 in the MARS building
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Tropospheric Transmission between
31 March and 28 May 2004 over Pico Espejo
100
tropospheric transmission [%]
90
80
70
60
50
40
30
20
10
90
95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150
day of year 2004
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Tropospheric Transmission on
17 April 2004 over Pico Espejo
100
tropospheric transmission [%]
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
time [h]
http://www.fzk.de/imk/asf/mira
12 13 14 15 16 17 18 19
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Ozone Measurement of 28 May 2004 at MARS
100
80
measurement
fit
60
Intensity [K]
40
20
0
2
1
0
-1
residuals
-2
272.4
272.6
272.8
273.0
273.2
Frequency [GHz]
http://www.fzk.de/imk/asf/mira
273.4
273.6
273.8
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Ozone Measurement of 28 May 2004 at MARS
80
70
a priori
retrieval
altitude [km]
60
50
40
30
20
10
-1
0
1
2
3
4
5
6
vmr [ppmv]
http://www.fzk.de/imk/asf/mira
7
8
9
10
11
12
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The
Water vapor
Radiometer for
Atmospheric
Measurements
(WaRAM, 22GHz,
IUP, University of
Bremen) in the
MARS building
http://www.ram.uni-bremen.de/
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The DOAS instrument of the IUP,
University of Bremen, on Pico Espejo
http://www.doas-bremen.de/
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Status of MARS
•
•
•
MIRA, WaRAM, DOAS, GPS, and meteorological
station are installed
Some minor problems concerning power supply and
network connection
First results of MIRA look very promising