Gezeitensignaturen in NLC

Das ALOMAR RMR-Lidar wird seit 1997 regelmäßig für die Beobachtung von leuchtenden Nachtwolken (NLC) eingesetzt. Die NLC-Saison bei 69°N reicht von Anfang Juni bis Mitte August. In diesem Zeitraum wurde mit dem Lidar mehr als 5300 Stunden gemessen, davon zeigten mehr als 2450 Stunden NLC. Dies ist weltweit der umfangreichste mit einem Lidar bestimmte NLC-Datensatz. Die Messungen zeigen die Variabilität des Auftretens und der Eigenschaften der  Eisteilchen auf unterschiedlichen Zeitskalen.

Die NLC-Beobachtungen 1997 mit dem RMR-Lidar auf ALOMAR waren der erste meßtechnische Nachweis von Gezeitensignaturen in leuchtenden Nachtwolken. Wir finden sehr intensive und persistente Variationen mit Perioden von 24 und 12 Stunden, deren Ursache den thermischen Gezeiten zugeordnet werden kann.

Die Abbildungen zeigen das mittlere tägliche Verhalten grundlegender  NLC-Parameter sowie der Temperatur (LIMA-Modell) und des Zonalwindes (LIMA-Modell, ALOMAR MF-Radar) bei 83 km über ALOMAR im Sommer.
Über den Tag variiert die NLC-Höhe um ca. 1 km, die Helligkeit um den Faktor 1,7 und die Häufigkeit um den Faktor 2,8. Höhe und Helligkeit sind statistisch signifikant antikorreliert, was mit dem Entwicklungsprozess der Eisteilchen erklärbar ist: während des Größenwachstums nehmen sie an Masse zu und sinken nach unten. Dadurch sind größere (hellere) Teilchen im Mittel in geringeren Höhen zu finden.

Die identische Phasenlage des Zonalwindes in Messung und Modell zeigt die gute Reproduktion des  Gezeiteneinflusses in LIMA. In NLC-Höhe berechnet das Modell eine Temperaturgezeit von 3,4 K im Mittel über mehrere Jahre. Der Zeitraum des häufigsten NLC-Auftretens in den frühen Morgenstunden fällt mit den niedrigsten Temperaturen und stärksten Ostwinden zusammen.  Dies weist auf die starke Modulation leuchtender Nachtwolken durch  atmosphärische Gezeiten hin.

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • 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.
  • J. Fiedler, G. Baumgarten und G. von Cossart, Mean diurnal variations of noctilucent clouds during 7 years of lidar observations at ALOMAR, Ann. Geophys., 23, 1175-1181, 2005.
  • 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.
  • U. von Zahn, G. von Cossart, J. Fiedler und D. Rees, Tidal variations of noctilucent clouds measured at 69°N latitude by groundbased lidar, Geophys. Res. Lett., 25, 1289-1292, 1998.

Ansprechpartner

Dr. Jens Fiedler