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Leuchtende Nachtwolken (NLC)

Leuchtende Nachtwolken (NLC, für englisch "noctilucent clouds") existieren an der Grenze zum Weltraum und bestehen aus Eis-Partikeln, die nur wenige 10 nm klein sind. Sie sind also kleiner als 1/10 der Wellenlänge von sichtbarem Licht bzw. kleiner als 1/100 eines Staubkorns. Wie groß die Partikel im Detail sind, aber auch wie viele Partikel pro Volumen vorkommen, ist Gegenstand intensiver Forschung. Insbesondere die Wassermenge pro Wolke ist für das Verständnis der Vorgänge in NLC von Bedeutung.

Neben dem Verständnis der Wolkenbildung können wir aus der Beobachtung der Wolken Vorgänge in der oberen Atmosphäre untersuchen, die ansonsten nicht erforscht und verstanden werden können. Da die Wolkenpartikel so winzig sind, folgen sie der Bewegung der Luft zumindest für kurze Zeit fast vollständig. Erst wenn die Partikel mehrere Minuten bzw. einige Kilometer bewegt werden, müssen die mikrophysikalischen Veränderungen der Partikel berücksichtigt werden.

Am IAP werden NLC mit Lidars (aktiv) oder Kameras (passiv) beobachtet, in-situ mit Hilfe von Instrumenten auf Höhenforschungsraketen untersucht oder in Computermodellen simuliert. Moderne Kameras ermöglichen z.B. die Untersuchung der Bewegung in einer Wolke mit 10 m Genauigkeit in ca. 500 km Entfernung. Mit derartig großer Auflösung wird der Übergang von geordneter Wellenbewegung zu Turbulenz z.B. in Kelvin-Helmholz Instabilitäten vermessen. Auf planetaren Skalen von vielen 100 km werden die Vorgänge mittels 3-D Simulation der Atmosphäre und der Mikrophysik von Eis untersucht. Die Kombination von Messung und Modellierung der mikroskopischen NLC-Partikel hilft also, unser Verständnis der dynamischen Vorgänge an der Grenze zum Weltraum aus Skalen von wenigen Metern bis hin zu hunderten von Kilometern zu verbessern.

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • M. Gerding, G. Baumgarten, M. Zecha, F.-J. Lübken, K. Baumgarten und R. Latteck, On the unusually bright and frequent noctilucent clouds in summer 2019 above Northern Germany, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 217, doi:10.1016/j.jastp.2021.105577, 2021.
  • F.-J. Lübken, G. Baumgarten und U. Berger, Long term trends of mesopheric ice layers: A model study, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., doi:10.1016/j.jastp.2020.105378, 2021.
  • B. Schäfer, G. Baumgarten und J. Fiedler, Small-scale structures in noctilucent clouds observed by lidar, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 208, doi:10.1016/j.jastp.2020.105384, 2020.
  • J. Fiedler und G. Baumgarten, Solar and lunar tides in noctilucent clouds as determined by ground-based lidar, Atmos. Chem. Phys., 18, 16051-16061, doi:10.5194/acp-18-16051-2018, 2018.
  • M. Gerding, J. Zöllner, M. Zecha, K. Baumgarten, J. Höffner, G. Stober und F.-J. Lübken, Simultaneous observations of NLC and MSE at midlatitudes: Implications for formation and advection of ice particles, Atmos. Chem. Phys., 18, 15569–15580, doi: 10.5194/acp-18-15569-2018, 2018
  • F.-J. Lübken, U. Berger und G. Baumgarten, On the anthropogenic impact on long-term evolution of noctilucent clouds, Geophys. Res. Lett., 45, 6681-6689, doi:10.1029/2018GL077719, 2018.
  • J. Fiedler, G. Baumgarten, U. Berger und F.-J. Lübken, Long-term variations of noctilucent clouds at ALOMAR, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 162, 79-89, doi:10.1016/j.jastp.2016.08.006, 2017.
  • G. Baumgarten und D. C. Fritts, Quantifying Kelvin-Helmholtz instability dynamics observed in Noctilucent Clouds: 1. methods and observations, J. Geophys. Res., 9324–9337, doi:10.1002/2014JD021832, 2014

Ansprechpartner

Dr. Gerd Baumgarten