Kopplung von NLC, Temperaturen und lokalen Winden

Durch die Kombination verschiedener Lidar- und Radarmessmethoden sind seit 2004 gleichzeitige Messungen von Eisteilchen, Temperaturen und Horizontalwind über Kühlungsborn (54° N, 12° O) möglich. Die Temperaturmessungen zeigen dabei periodische Änderungen der Temperatur aufgrund von Schwerewellen, Gezeiten und planetaren Wellen, die Amplituden von rund ±20 K in der Mesopausenregion aufweisen können (siehe auch Schwerpunkt „Schwerewellenmorphologie über Kühlungsborn“). Diese Abweichungen von der mittleren Temperatur sorgen dafür, dass die Frostpunkttemperatur immer wieder für zumindest einige Stunden im Höhenbereich von ca. 80 bis 90 km unterschritten wird. NLC wurden jeweils am Unterrand einer übersättigten Region beobachtet, wie in der Abbildung rechts an einem Beispiel gezeigt wird. Die Wasserdampfprofile wurden dabei einer Version des LIMA-Modells entnommen.

Niedrige Temperaturen sind notwendig, jedoch nicht hinreichend für die Beobachtung von NLC über Kühlungsborn. In den meisten Fällen mit Übersättigung unterhalb von 85 km treten gleichzeitig keine Eisteilchen auf. Die simultanen Windmessungen zeigen dabei, dass in allen Fällen von Übersättigung der Wind aus Richtung Norden kam, einen Transport von Eisteilchen aus kälteren Regionen der Atmosphäre also unterstützt hätte. Die Abbildung zeigt dazu den Meridionalwind über 48 Stunden um eine NLC-Beobachtung herum. Man erkennt die Variation des Meridionalwindes aufgrund von längerperiodischen Wellen. Vor und während der NLC-Beobachtung kam der Wind jedoch entsprechend dem saisonalen Mittel aus nördlichen Richtungen.

Meridionalwind über Kühlungsborn am 22. und 23.6.2005. Der rot schraffierte Bereich zeigt eine NLC, der gelb schraffierte ein MSE-Signal. Diese Ereignisse sind jeweils mit südwärts gerichtetem Wind verbunden. Abbildung aus Gerding et al., J. Geophys. Res., 2007.

Detaillierte Studien zeigen, dass die Existenz von Eisteilchen über Kühlungsborn nicht direkt mit bestimmten Temperaturen oder Windrichtungen gekoppelt ist. Niedrige Temperaturen und südwärts gerichtete Winde stellen jeweils nur notwendige Kriterien dar. Offensichtlich werden die Eisteilchen nicht über Kühlungsborn gebildet, sondern müssen in anderen (nördlicheren) Regionen gebildet und mit dem Wind in unsere Breiten transportiert werden. Dem Temperaturverlauf entlang des Transportwegs kommt damit eine entscheidende Bedeutung zu. Dies muss bei der Verwendung von NLC-Statistiken für Temperaturanalysen zumindest in mittleren Breiten berücksichtigt werden.

NLC und Temperaturen

Gleichzeitige Beobachtung von NLC-Rückstreukoeffizienten (farbige Konturen) und Temperaturen am 22./23.6.2005. Sättigungsgrade von 1 und 10 sind als weiße Konturen eingezeichnet. Man erkennt die NLC am Unterrand des übersättigten Bereichs. Abbildung aus Gerding et al., J. Geophys. Res., 2007.