D7 Ornithologisches Radar

Thema

Radar ist ein Fernbeobachtungsinstrument, das die Untersuchung von Vögeln im Flug ermöglicht, ohne sie fangen oder mit Geräten ausstatten zu müssen. Es funktioniert nachts, bei Nebel und auf Entfernungen von bis zu 200 Kilometern – Bedingungen, unter denen keine andere Beobachtungsmethode funktioniert. Darüber hinaus ist es die einzige Methode, die gleichzeitig Position, Geschwindigkeit und Dichte ganzer Vogelschwärme erfassen kann, anstatt sich auf die Beschreibung einzelner Individuen zu beschränken.

In diesem Simulator arbeitet das Radar in zwei verschiedenen Modi. Der erste Modus ist das Überwachungsradar, das die Position und Dopplergeschwindigkeit der von einzelnen Vögeln und Vogelgruppen reflektierten Echos misst. Aus diesen Daten berechnet das Überwachungsradar den Zugstrom im Beobachtungsgebiet und die Flughöhe der erfassten Vögel.

Der zweite Modus ist die Mikro-Doppler-Analyse der Flügelschläge: Die zeitliche Signatur des vom Radar empfangenen Signals variiert mit der Flügelschlagfrequenz und der Geschwindigkeit der Flügelspitze des reflektierenden Vogels, da jeder Flügelschlag das reflektierte Signal charakteristisch moduliert. Durch die Analyse dieser Mikro-Doppler-Zeitsignatur kann das Radar die Vogelart und ihren Flugmodus identifizieren, selbst aus Entfernungen, in denen der Vogel nicht mehr direkt sichtbar ist.

Diese beiden Betriebsarten machen das Radar zur zentralen Diagnosemethode für zwei Fragen, die kein anderes Instrument in diesem Umfang beantworten kann. Die erste betrifft die Höhenverteilung eines Vogelschwarms unter extremen Bedingungen: Durch die gleichzeitige Messung von Höhe und Dopplergeschwindigkeit aller Vögel eines Schwarms, die ein Gebiet mit geringer Luftdichte oder starker Turbulenz durchfliegen, ermöglicht das Überwachungsradar Forschern, zu rekonstruieren, wie sich der Schwarm bei zunehmenden Luftbedingungen in der Höhe neu verteilt.

Die zweite Frage betrifft die Erkennung großflächiger Formationsauflösungen: Da das Radar gleichzeitig Position, Geschwindigkeit und Dichte eines gesamten Schwarms misst, kann es den Moment erkennen und quantifizieren, in dem sich eine kollektive Flugformation als Reaktion auf eine äußere Störung auflöst. Durch aufeinanderfolgende Beobachtungen kann es dann verfolgen, wie sich diese Auflösung im Schwarm ausbreitet und wie lange es dauert, bis die vorherige Ordnung wiederhergestellt ist. Ob und in welcher Entfernung ein Radar eine bestimmte Vogelart erfassen kann, hängt von der Radarreichweitengleichung ab. Diese Gleichung verknüpft die Parameter des Instruments – Sendeleistung, Empfängerempfindlichkeit und Betriebsfrequenz – mit der Größe und dem Reflexionsvermögen des zu erfassenden Vogels. Mithilfe dieser Gleichung lässt sich für jede Vogelart und jeden Fragestellungsfall – sei es die Höhenverteilung unter extremen Bedingungen oder die Auflösung einer kollektiven Flugformation – eine Überwachungsradar- oder Mikro-Doppler-Analysekonfiguration entwickeln, die diese Vögel in der erforderlichen Entfernung effektiv erfasst.

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