Temperaturen in 78°N

Temperaturen in der Mesosphäre und unteren Thermosphäre in hohen polaren Breiten (78°N)

Zielsetzung

Die extrem niedrige Temperatur der Mesopause im Sommer (ca. 150 K) nimmt nach theoretischen Vorhersagen zu polaren Breiten hin weiter ab. Die experimentelle Erforschung der thermischen Struktur der oberen Atmosphäre erfolgte ab Sommer 2001 in Spitzbergen (78°N) mit Hilfe von `fallenden Kugeln` und mit dem Kalium-Lidar des IAP. Von Juli bis September 2001 wurden insgesamt 24 Temperaturprofile mit fallenden Kugeln gemessen, bei teilweise gleichzeitiger Beobachtung von NLC und PMSE. Diese Messungen am Ende des Sommers, ergaben eine Mesopause in ca. 89 km Höhe mit einer mittleren Temperatur von ca. 130 K.

Mit dem 1996 am IAP entwickelten transportablen Kalium-Resonanzlidar wurde die Mesopausenregion über Longyearbyen (Spitzbergen) ebenfalls untersucht, und zwar in insgesamt drei Kampagnen von Mai 2001 bis August 2003. Ein Vergleich der teilweise gleichzeitig gemessenen Temperaturen im Sommer 2001 zeigte eine sehr gute Übereinstimmung der beiden Messmethoden. Trotz der schwierigen arktischen Umweltbedingungen und der Herausforderung, nahezu alle Messungen unter Tageslicht durchführen zu müssen, wurden insgesamt 667 Stunden an Daten gewonnen.

Die beiden längsten Kampagnen von jeweils 5 Monaten wurden während der Sommerzeit unter ständigem Tageslichteinfluss durchgeführt. Das dazu eingesetzte Messverfahren erlaubt die gleichzeitige Vermessung von NLC und freien Kaliumatomen, auch wenn beide Signale aus demselben Höhenbereich stammen. Bei den Temperaturmessungen werden Höhenauflösungen von minimal 200 m und Zeitauflösungen von minimal 5 min erreicht. Bei den Dichtemessungen ist die Zeitauflösung mit ca. 2 min noch geringer. Der statistische Messfehler der Messung liegt bei ca. 3 K. Mit diesen Messungen wurde erstmals von Ende Februar bis Anfang Oktober ein geschlossenes Bild der thermischen Struktur, der Kaliumdichte und NLC in hohen polaren Breiten gewonnen.

Methoden

Ergebnisse