Gezeiten in Temperaturen, NLC und Metalldichten

Atmosphärische Gezeiten sind globale Oszillationen, die durch die tägliche periodische Absorption von Sonnenenergie in der Atmosphäre angeregt werden. Die Perioden sind Subharmonische eines Sonnentages, am häufigsten treten 24-, 12-, sowie 8-stündige Schwingungen auf. Gezeiten werden im Wesentlichen durch die periodische Absorption von Infrarotstrahlung durch troposphärischen Wasserdampf (ganztägige Gezeit) und von Ultraviolettstrahlung durch stratosphärisches Ozon (halbtägige Gezeit) angeregt. Sie breiten sich von der unteren Atmosphäre bis in die Thermosphäre aus, wechselwirken dabei mit anderen atmosphärischen Wellen und transportieren Energie und Impuls über große Skalen. Dadurch sind Gezeiten ein wichtiges Element der dynamischen Kopplung der Schichten.

Gezeiten werden in der Temperatur, aber auch in den Windkomponenten und in geschichteten Phänomenen der Atmosphäre, wie mesosphärischen Eisteilchen und Metallatomen, beobachtet.

Für ein bodengebundenes Messgerät äußern sich Gezeiten in persistenten Amplitudenvariationen der jeweiligen Messgröße (z.B. der Temperatur) als Funktion der Lokalzeit. Solche Untersuchungen werden vom IAP mit mehreren Lidars in unterschiedlichen geographischen Breiten durchgeführt.

Die hier sichtbaren Temperaturfluktuationen sind Gezeiten zuzuordnen. Über Kühlungsborn treten abhängig vom Höhenbereich Amplituden von bis zu 10 K auf. Auch über der Antarktis (Davis, 69°S) sind ausgeprägte Temperaturgezeiten zu beobachten, mit überraschend großen Amplituden von bis zu 8 K in der Mesopausenregion.

Solche Temperaturvariationen wirken sich direkt auf die Existenzbedingungen für mesosphärische Eisteilchen aus, so dass die Gezeitensignaturen auch in den Eigenschaften leuchtender Nachtwolken (NLC) sichbar werden, wie wir es über der arktischen Station ALOMAR (69°N) und über Kühlungsborn beobachten.

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • Baumgarten, K., M. Gerding, G. Baumgarten, and F.-J. Lübken Temporal variability of tidal and gravity waves during a record long 10 day continuous lidar sounding, Atmos. Chem. Phys., 18, 371–384, doi:10.5194/acp-18-371-2018, 2018
  • M. Kopp, M. Gerding, J. Höffner und F.-J. Lübken, Tidal signatures in temperatures derived from daylight lidar soundings above Kühlungsborn (54°N, 12°E), J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 2014.
  • M. Gerding, M. Kopp, P. Hoffmann, J. Höffner und F.-J. Lübken, Diurnal variation of midlatitude NLC parameters observed by daylight-capable lidar and their relation to ambient parameters, Geophys. Res. Lett., 40, 6390-6394, doi:10.1002/2013GL057955, 2013.
  • J. Fiedler, G. Baumgarten, U. Berger, P. Hoffmann, N. Kaifler und F.-J. Lübken, NLC and the background atmosphere above ALOMAR, Atmos. Chem. Phys., 5701-5717, doi:10.5194/acp-11-5701-2011, 2011.
  • F.-J. Lübken, J. Höffner, T. P. Viehl, B. Kaifler und R. J. Morris, First measurements of thermal tides in the summer mesopause region at Antarctic latitudes, Geophys. Res. Lett., 38, doi:10.1029/2011GL050045, 2011.

Ansprechpartner

Dr. Jens Fiedler