Mesosphärische Radarechos in polaren und mittleren Breiten

Mesosphärische Sommerechos sind unerwartet starke VHF-Radarechos aus der sommerlichen Mesopausenregion (80 - 90 km), die besonders ausgeprägt in polaren Breiten auftreten (Polar Mesosphere Summer Echoes, PMSE) aber auch in mittleren Breiten trotz geringerer Häufigkeit und kleinerer Amplitude noch nachgewiesen werden können (Mesosphere Summer Echoes, MSE). Die während der Winter- und Äquinoktialmonate beobachteten mesosphärischen Winterechos (PMWE bzw. MWE) werden deutlich seltener und in Höhen unterhalb 80 km beobachtet.

Mit dem ALOMAR SOUSY Radar (1994 - 1997), dem ALWIN-VHF-Radar (1999-2008) und dem MAARSY (seit 2010) wurden und werden in Andenes (69,3°N, 16,0°E) PMSE und PMWE, mit dem OSWIN-VHF-Radar in Kühlungsborn (54,1°N, 12,8°E) seit 1998 MSE bzw. MWE gemessen. Zu folgenden Komplexen werden Untersuchungen durchgeführt:

  • Jahreszeitliche Variation der PMSE/MSE Häufigkeit, Einfluss von Temperatur, Meridionalwind, Wasserdampf und Turbulenz,
  • Tageszeitliche Variation der PMSE/MSE Häufigkeit, Einfluss von Ionisation und Gezeiten und Schwerewellen,
  • Einfluss atmosphärischer Wellen auf die Bildung von Schichten in PMSE,
  • Zusammenhang von PMSE/MSE mit leuchtenden Nachtwolken (NLC), da in beiden Phänomenen Eisteilchen eine entscheidende Rolle spielen,
  • Untersuchungen langfristiger Variationen von (P)MSE (saisonale Dauer und Stärke),
  • Abhängigkeit der (P)MSE von der geografischen Länge und Breite mit Hilfe von absolut kalibrierten VHF-Radars (u. a. interhemisphärische Unterschiede)Bedeutung von Ionisation und Turbulenz für die mesosphärischen Winterechos (PMWE und MWE).

Außerdem beteiligen wir uns an komplexen Raketenprogrammen (z.B. ROMA, ECOMA, WADIS), bei denen Temperatur, kleinräumige Fluktuationen im Neutralgas und im ionisierten Anteil sowie Dichten geladener Staub-/Aerosolteilchen bestimmt werden, um das Phänomen sommerlicher mesosphärischer Radarechos bzw. der entsprechenden Winterechos besser verstehen zu können.

Veröffentlichungen

  • J. L. Chau, J. Röttger und M. Rapp, PMSE strength during enhanced D region electron densities: Faraday rotation and absorption effects at VHF frequencies, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., doi:10.1016/j.jastp.2013.06.015, 2014
  • S. Sommer, G. Stober, C. Schult, M. Zecha und R. Latteck, Investigation of horizontal structures at mesospheric altitudes using coherent radar imaging, Adv. Radio Sci., 11, 319-325, doi:10.5194/ars-11-1-2013, 2013
  • R. Latteck und J. Bremer, Long-term changes of polar mesosphere summer echoes at 69°N, J. Geophys. Res., doi:10.1002/jgrd.50787, 2013
  • R. Latteck, W. Singer, M. Rapp, T. Renkwitz und G. Stober, Horizontally resolved structures of radar backscatter from polar mesospheric layers, Adv. Radio Sci., 10, 285-290, doi:10.5194/ars-10-285-2012, 2012.
  • Q. Li und M. Rapp, PMSE-observations with the EISCAT VHF and UHF-Radars: Statistical properties, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 73, 944-956, doi:10.1016/j.astp.2010.05.015, 2011.
  • I. Strelnikova und M. Rapp, Majority of PMSE spectral widths at UHF and VHF are compatible with a single scattering mechanism, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 2142-2152, doi:10.1016/j.jastp.2010.11.025, 2011
  • M. Rapp, R. Latteck, G. Stober, P. Hoffmann, W. Singer und M. Zecha, First three-dimensional observations of polar mesosphere winter echoes: Resolving space-time ambiguity, J. Geophys. Res., 116, A11307, doi:10.1029/2011JA016858, 2011
  • J. Bremer, P. Hoffmann, R. Latteck, W. Singer und M. Zecha, Long-term changes of (polar) mesosphere summer echoes, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 1571-1576, doi:10.1016/jastp.2009.03.010, 2009
  • M. Zecha und J. Röttger, Occurence of polar mesosphere summer echoes at very high latitudes, Ann. Geophys., 27(3), 1331-1342, doi:10.5194/angeo-27-1331-2009, 2009
  • R. Latteck, W. Singer, R. J. Morris, W. K. Hocking, D. J. Murphy, D. A. Holdsworth und N. Swarnalingam, Similarities and differences in polar mesosphere summer echoes observed in the Arctic and Antarctica, Ann. Geophys., 26, 2795-2806, doi:10.5194/angeo-26-2795-2008, 2008
  • M. Rapp, I. Strelnikova, R. Latteck, P. Hoffmann, U.-P. Hoppe, I. Häggström und M. Rietveld, Polar mesosphere summer echoes (PMSE) studied at Bragg wavelengths of 2.8 m, 67 cm, and 16 cm, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 70, 947-961, doi:10.1016/j.jastp.2007.11.005, 2008

Zugehörige Radars