Temperaturstruktur bei 54° N

Voraussetzung für ein besseres Verständnis des Klimas der Erde ist das Wissen über den zeitlichen und räumlichen Temperaturverlauf in einem möglichst großen Teil der Atmosphäre. Am IAP wurde ein Verfahren entwickelt, um - weltweit einzigartig - durchgehende Temperaturprofile und die Temperaturvariation durch Wellen zwischen 1 und 105 km Höhe zu messen. Dabei kommen in Kühlungsborn zwei verschiedene Lidars (K-Lidar und RMR-Lidar) und verschiedene Temperaturmessmethoden zum Einsatz. Der Jahresgang der Temperatur beruht derzeit noch auf Nachtmessungen (seit 2002), da Messungen bei Tag erst seit 2010 regelmäßig durchgeführt werden.

Aus den Winter- (November - Januar) und Sommermessungen (Juni, Juli) lassen sich die mittleren Temperaturprofile berechnen (siehe Abb.). Der allgemein bekannte Temperaturunterschied in der Troposphäre mit hohen Temperaturen im Sommer und niedrigen im Winter setzt sich in der Statosphäre fort. Oberhalb der Stratopause wird der Temperaturgradient im Sommer wesentlich steiler (ca. - 4 K/km) als im Winter (ca. -1 K/km). Im Sommer gibt es dann eine niedrige (ca. 87 km) und auch im Mittel sehr kalte Mesopause (<150 K). Im Winter ist die Mesopause hingegen wesentlich höher (ca. 104 km) und auch um mehr als 15 K wärmer. Diese so genannte Zwei-Niveau-Mesopause ist in polaren Breiten noch stärker ausgeprägt.

 

Für den Jahresgang der Temperaturen können die Daten mit Hilfe einer harmonischen Analyse interpoliert werden, um Messlücken zu schließen. Die generelle Höhenstruktur mit der Einteilung in die verschiedenen Schichten ist im Jahresverlauf ähnlich zu den Einzelprofilen für Sommer und Winter. Am stärksten ist eine Veränderung der Temperaturen im Laufe des Jahres in der Stratopausen- (40-50 km) und in der Mesopausenregion (85-105 km) zu erkennen. Im Höhenbereich der mittleren Mesosphäre (65-75 km) ändern sich die Temperaturen im Jahresverlauf kaum.

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • Gerding, M., M. Kopp, J. Höffner, K. Baumgarten, and F.-J. Lübken, Mesospheric temperature soundings with the new, daylight-capable IAP RMR lidar, Atmos. Meas. Tech., 9, 3707-3715, doi: 10.5194/amt-9-3707-2016, 2016