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Metallschichten und sonstige Spurengase

Die Untersuchung von Spurengasen spielt eine wichtige Rolle für das Verständnis der chemischen und dynamischen Zusammenhänge in der mittleren Atmosphäre. Die Absorption solarer Strahlung durch Spurengase und die bei chemischen Reaktionen frei werdende (oder benötigte)  Energie spielen eine wichtige Rolle in der Energiebilanz der mittleren Atmosphäre. Manche Spurengase wie z.B. Metallatome in der Mesopausenregion sind relativ einfach mit Lidars zu beobachten und bilden damit ein wichtiges Hilfsmittel für die Untersuchung dieses Höhenbereiches. So kann z.B. aus der Dopplerverbreiterung der Rückstreuung von Metallatomen auf die Temperatur im Höhenbereich zwischen ca. 85 und 105 km geschlossen werden. Aber auch die (leichter zu messenden) Konzentrationsänderungen der Metalle liefern wertvolle Informationen, z.B. über Gezeiten und Schwerewellen in der Atmosphäre, sporadische Elektronenschichten, das Verdampfen kosmischen Staubes u.ä.

Metallmessungen werden seit vielen Jahren in Kühlungsborn durchgeführt. Zuletzt gelang der genaue quantitative Nachweis von Nickel-Atomen in der Mesopausenregion. Von diesem Element existierte bis dahin weltweit nur ein unzureichender Nachweis. Zusätzliche Datensätze werden vom mobilen K-Lidar (bis 2004) bzw. Fe-Lidar (seit 2004) an verschiedenen Standorten in der Welt erhoben.

In den letzten Jahren wurden außerdem Untersuchungen der mesosphärischen Wasserdampfs mit Hilfe des Mikrowellenspektrometers MISI in Kühlungsborn etabliert. Die vertikale Verteilung von Wasserdampf und seine Änderung auf zeitlichen Skalen von Stunden, Tagen oder Monaten liefert wichtige Informationen und Vergleichsdaten für die Modellierung verschiedener Spurengase, aber auch für das Auftreten leuchtender Nachtwolken (NLC) über Kühlungsborn.

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • Gerding, M., S. Daly, und J.M.C. Plane, Lidar soundings of the mesospheric nickel layer using Ni(3F) and Ni(3D) transitions, Geophys. Res. Lett., 46, 408-415, https://doi.org/10.1029/2018GL080701, 2019
  • J. Lautenbach, J. Höffner, F.-J. Lübken, M. Kopp und M. Gerding, Ten-year climatology of potassium number density at 54°N, 12°E, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 162, 172-177, doi:10.1016/j.jastp.2017.06.010, 2017.