Temperatur- und Windmessungen

Hochgenaue Temperatur- und Windmessungen bilden die Grundlagen für das Verständnis der mittleren Atmosphäre. Die mittlere Temperatur- und Windstruktur von der Stratosphäre bis zur unteren Thermosphäre ist das Ergebnis der großräumigen Luftzirkulation in der Atmosphäre, von solarer Einstrahlung und chemischen Prozessen. Die beobachteten Winde und Temperaturen ermöglichen Rückschlüsse auf die genannten Prozesse und bilden einen wichtigen Maßstab für globale Zirkulationsmodelle.

Messungen des Horizontalwindes mit dem DoRIS-System des ALOMAR-RMR-Lidars sind erst seit wenigen Jahren in Andenes (69°N) möglich und bisher in der Mesosphäre weltweit einmalig. Damit wird eine wichtige Messlücke von Satelliten und Radars geschlossen.

Die bodengebundenen Temperaturmessungen der verschiedenen IAP-Lidars stellen an ihren jeweiligen Standorten in mittleren und hohen Breiten eine wichtige Referenz dar. Langfristige, regelmäßige Messungen ermöglichen die Bestimmung von Langzeitvariationen und geophysikalischen Trends (z.B. des Klimawandels in der Mesosphäre).

Temperaturen können mit Lidars bis zu einer Höhe von rund 90 km aus der Dichteänderung mit der Höhe (RMR-Lidar in Kühlungsborn und Andenes/ALOMAR) bestimmt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Messung der Dopplerverbreiterung des Rückstreusignals (mobiles Fe-Lidar und K-Lidar in Kühlungsborn, ca. 80 -110 km Höhe). Das mobile Fe-Lidar wurde zuletzt mehrere Jahre an der australischen Antarktisstation Davis (69°S) betrieben und ermöglichte erstmals die präzise Messung des Temperatur-Jahresgangs in der Mesopausenregion über der Antarktis.

Alle Temperatur- und Windlidars des IAP sind tageslichtfähig. Damit kann eine Verfälschung der Temperaturenmessung durch rein nacht-basierte Datensätze ausgeschlossen werden. Gleichzeitig ermöglicht die Tageslichtfähigkeit die Untersuchung von Gezeiten und Schwerewellen sowie NLC. Technische Details finden Sie im Bereich Instrumentierung.

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • F.-J. Lübken, J. Höffner, T. P. Viehl, B. Kaifler und R. J. Morris, Winter/summer mesopause temperature transition at Davis (69°S) in 2011/2012, Geophys. Res. Lett., 41, 5233-5238, doi: 10.1002/2014GL060777, 2014
  • J. Hildebrand, G. Baumgarten, J. Fiedler, U.-P. Hoppe, B. Kaifler, F.-J. Lübken und B. P. Williams, Combined wind measurements by two different lidar instruments in the Arctic middle atmosphere, Atmos. Meas. Tech., 5, 2433-2445, doi:10.5194/amt-5-2433-2012, 2012.
  • M. Gerding, J. Höffner, J. Lautenbach, M. Rauthe und F.-J. Lübken, Seasonal variation of nocturnal temperatures between 1 and 105 km altitude at 54°N observed by Lidar, Atmos. Chem. Phys., 8, 7465-7482, 2008.
  • A. Schöch, G. Baumgarten und J. Fiedler, Polar middle atmosphere temperature climatology from rayleigh Lidar measurements at ALOMAR (69°N), Ann. Geophys., 26(7), 1681-1698, 2008.