Mesosphärische Radarechos in polaren und mittleren Breiten

Wissenschaftliche Ziele

Mesosphärische Sommerechos sind unerwartet starke VHF-Radarechos aus der sommerlichen Mesopausenregion (80 - 90 km), die besonders ausgeprägt in polaren Breiten auftreten (Polar Mesosphere Summer Echoes, PMSE), aber auch in mittleren Breiten trotz geringerer Häufigkeit und kleinerer Amplitude noch nachgewiesen werden können (Mesosphere Summer Echoes, MSE). Die während der Winter- und Äquinoktialmonate beobachteten mesosphärischen Winterechos (PMWE bzw. MWE) werden deutlich seltener beobachtet in Höhen unterhalb 80 km.

Mit dem ALOMAR SOUSY Radar (1994 - 1997) und seit 1999 mit dem ALWIN-VHF-Radar wurden bzw. werden in Andenes (69,3°N, 16,0°E) PMSE und PMWE, mit dem OSWIN-VHF-Radar in Kühlungsborn (54,1°N, 12,8°E) MSE bzw. MWE gemessen. Zu folgenden Komplexen werden Untersuchungen durchgeführt:

  • Jahreszeitliche Variation der PMSE/MSE Häufigkeit, Einfluss von Temperatur, Meridionalwind, Wasserdampf und Turbulenz,
  • Tageszeitliche Variation der PMSE/MSE Häufigkeit, Einfluss von Ionisation und Gezeiten und Schwerewellen,
  • Einfluss atmosphärischer Wellen auf die Bildung von Schichten in PMSE,
  • Zusammenhang von PMSE/MSE mit leuchtenden Nachtwolken (NLC), da in beiden Phänomenen Eisteilchen eine entscheidende Rolle spielen
  • Untersuchungen langfristiger Variationen von (P)MSE (saisonale Dauer und Stärke)
  • Abhängigkeit der (P)MSE von der geografischen Länge und Breite mit Hilfe von absolut kalibrierten VHF-Radars (u. a. interhemisphärische Unterschiede)
  • Bedeutung von Ionisation und Turbulenz für die mesosphärischen Winterechos (PMWE und MWE)

Außerdem beteiligen wir uns an komplexen Raketenprogrammen (TRAMP, MIDAS/DROPPS, Mini DUSTY, MaCWAVE/MIDAS), bei denen Temperatur, kleinräumige Fluktuationen im Neutralgas und im ionisierten Anteil sowie Dichten geladener Staub-/Aerosolteilchen bestimmt werden, um das Phänomen sommerlicher mesosphärischer Radarechos bzw. der entsprechenden Winterechos (ROMA Kampagne) noch besser verstehen zu können.

Methoden und Instrumente

  • VHF-Radars in Andenes (ALWIN) und Kühlungsborn (OSWIN)
  • Saura-MF-Radar
  • Meteorradars in Andenes und Juliusruh
  • Lidars in Andenes (RMR-Lidar) und Kühlungsborn (Kaliumlidar)
  • Raketenmessungen in Andenes

Kooperationen

  • Abteilung „Optische Sondierungen“ des IAP
  • S. Kirkwood, IRF Kiruna, Schweden
  • W. Hocking, University of Western Ontario, London, Ontario, Kanada
  • R. J. Morris, Australian Government Antarctic Division, Kingston, Tasmania, Australien
  • D. A. Holdsworth, University of Adelaide, Adelaide, Australien
  • C. Hall, University of Tromso, Norwegen

Ergebnisse

  • Trends in polaren mesosphärischen Sommerechos (PMSE) [mehr]
  • Einfluss von Gezeiten und Schwerewellen auf die Schichtenbildung in der sommerlichen polaren Mesosphäre [mehr]
  • Klimatologie polarer mesosphärischer Winterechos (PMWE) [mehr]