Jahreszeitliche Variation der Temperatur über Kühlungsborn

Seit Sommer 2002 wurden mehr als 230 Nächte durchgehende Temperaturprofile zwischen 1 und 105 km gemessen. Daraus ergeben sich die nachfolgenden jahreszeitlichen Variationen.

Aus den Winter- (November - Januar) und Sommermessungen (Juni, Juli) lassen sich die mittleren Temperaturprofile berechnen (vgl. Abb. 1). Der allgemein bekannte Temperaturunterschied in der Troposphäre mit hohen Temperaturen im Sommer und niedrigen im Winter setzt sich in der Statosphäre fort. Oberhalb der Stratopause wird der Temperaturgradient im Sommer wesentlich steiler (ca. - 4 K/km) als im Winter (ca. -1 K/km). Im Sommer gibt es dann eine niedrige (ca. 87 km) und auch im Mittel sehr kalte Mesopause (<150 K). Im Winter ist die Mesopause hingegen wesentlich höher (ca. 104 km) und auch um mehr als 15 K wärmer. Diese so genannte Zwei-Niveau-Mesopause ist in polaren Breiten noch stärker ausgeprägt.

Betrachtet man nun den kompletten Jahresgang der Temperaturen so ist es möglich mit Hilfe einer harmonischen Analyse die Daten in Bezug auf jährliche, halbjährliche und vierteljährliche Variation zu untersuchen. Dafür wurden alle Messnächte seit Juni 2002 benutzt. Durch die Abhängigkeit der Messungen vom Wetter ist die Verteilung nicht ganz über das Jahr gleichmäßig (vgl. schwarzes Histogramm in Abb. 2). Die generelle Höhenstruktur mit der Einteilung in die verschiedenen Schichten ist im Jahresverlauf ähnlich zu den Einzelprofilen für Sommer und Winter. Am stärksten ist eine Veränderung der Temperaturen im Laufe des Jahres in der Stratopausen- (40-50 km) und in der Mesopausenregion (85-105 km) zu erkennen. Die oben schon erwähnte Struktur der Zwei-Niveau-Mesopause ist im Jahresgang nachzuvollziehen. Im Höhenbereich der mittleren Mesosphäre (65-75 km) ist kaum eine Veränderung der Temperaturen im Jahr zu sehen.

mittlere Temperaturprofile

Abbildung 1: Vergleich der mittleren Temperaturprofile zwischen Sommer und Winter

Jahresgang

Abbildung 2: Ergebnis der harmonischen Analyse des Jahresgangs der Temperaturen (1-105 km) mit jährlicher, halbjährlicher und vierteljährlicher Variation über Kühlungsborn. Die weißen Punkte kennzeichnen jeweils die Tropopause, die Stratopause und die Mesopause. Das schwarze Histogramm am unteren Rand der Graphik zeigt die Anzahl der eingegangen Messungen.