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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).
  • Untersuchung kleinräumiger Strukturen in der polaren Mesosphäre mittels hochauflösender, volumetrischer Radarbeobachtungen
  • Multistatische Beoachtungen mesosphärischer Strukturen

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. M. Urco, V. Avsarkisov, J. P. Vierinen, R. Latteck, C. M. Hall und M. Tsutsumi, Four-dimensional quantification of Kelvin-Helmholtz instabilities in the polar summer mesosphere using volumetric radar imaging, Geophys. Res. Lett., 47, doi:10.1029/2019GL086081, 2020.
  • R. Latteck, T. Renkwitz und B. Strelnikov, D region observations by VHF and HF radars during a rocket campaign at Andøya dedicated to investigations of PMWE, Adv. Radio Sci., 17, 225-237, doi:10.5194/ars-17-225-2019, 2019.
  • J. M. Urco, J. L. Chau, T. Weber und R. Latteck, Enhancing the spatiotemporal features of polar mesosphere summer echoes using coherent MIMO and radar imaging at MAARSY, Atmos. Meas. Tech., 955-969, doi:10.5194/amt-12-955-2019, 2019.
  • N. Gudadze, G. Stober und J. L. Chau, Can VHF radars at polar latitudes measure mean vertical winds in the presence of PMSE?, Atmos. Chem. Phys., 19, 4485-4497, doi:10.5194/acp-19-4485-2019, 2019.
  • D. Pokhotelov, G. Stober und J. L. Chau, Statistical climatology of mid-latitude mesospheric summer echoes characterised by OSWIN (Ostsee-Wind) radar observations, Atmos. Chem. Phys., 19, 5251-5258, doi:10.5194/acp-19-5251-2019, 2019.
  • J. L. Chau, D. McKay, J. P. Vierinen, C. La Hoz, T. Ulich, M. Lehtinen und R. Latteck, Multi-static spatial and angular studies of polar mesospheric summer echoes combining MAARSY and KAIRA, Atmos. Chem. Phys., 1818, 9547-9560, doi:10.5194/acp-1818-9547-2018, 2018.
  • G. Stober, S. Sommer, C. Schult, R. Latteck und J. L. Chau, Observation of Kelvin-Helmholtz instabilities and gravity waves in the summer mesopause above Andenes in Northern Norway, Atmos. Chem. Phys., 18, 6721-6732, doi:10.5194/acp-18-6721-2018, 2018.
  • R. Latteck und J. Bremer, Long-term variations of polar mesospheric summer echoes observed at Andøya 69°N, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 163, 31-37, doi:10.1016/j.jastp.2017.07.005, 2017.
  • S. Sommer, J. L. Chau und C. Schult, On high time-range resolution observations of PMSE: Statistical characteristics, J. Geophys. Res., 121, 6713-6722, doi:10.1002/2015JD024531, 2016.
  • S. Sommer, G. Stober und J. L. Chau, On the angular dependence and scattering model of polar mesospheric summer echoes at VHF, J. Geophys. Res., 121, 278-288, doi:10.1002/2015JD023518, 2016.
  • R. Latteck und I. Strelnikova, Extended observations of polar mesosphere winter echoes over Andøya (69°N) using MAARSY, J. Geophys. Res., 120, 8216-8226, doi:10.1002/2015JD023291, 2015.