Indirekte Phasen-Höhenmessungen

Seit 1959 werden in Kühlungsborn indirekte Phase Höhenmessungen, die auf  die kontinuierliche, bodengestützte Aufzeichnung von Radiowellen im Langwellenbereich beruhen, durchgeführt.

Im wesentlichen wird die Phasenhöhe aus einer Analyse der zeitlichen Lage der Minima und Maxima der aufgezeichneten Feldstärke bestimmt. Die Vermutung hierbei ist, dass die Extrema am Empfangsort durch die Überlagerung der Bodenwelle und der an der Ionosphäre reflektierten Raumwelle entstehen.

Die korrekte Berechnung einer ionosphärischen Reflexionshöhe beruht jedoch auf der Annahme einer konstanten Bodenwelle als Phasenreferenz. Daher ist es offensichtlich von großer Bedeutung, diese Annahme zu überprüfen. Die Trägerfrequenz des für diese Messungen verwendeten Senders in der Nähe von Allouis (Frankreich, 162 kHz, 1023 km Entfernung) wird schon seit einiger Zeit von einer Atomuhr gespeist. Damit ergibt sich die Möglichkeit am Empfangsort zusätzlich die absolute Phase zu bestimmen, wenn entsprechend genaue Technik benutzt wird. Mit Hilfe eines GPS-kontrollierten Rubidium-Frequenzstandards konnte das erreicht werden. Weiterhin wurde eine zweite Empfangsstation 120 km von Kühlungsborn entfernt eingerichtet, um die Mehrdeutigkeit, die diesem Verfahren innewohnt, aufzulösen.

Unter der Annahme einer Totalreflexion, wie in der Abbildung skizziert, kann das beobachtete Empfangsmuster durch eine Höhenänderung der Reflexionsschicht interpretiert werden. Für eine Berechnung der virtuellen Höhe muss noch die Phasenmehrdeutigkeit entfernt werden. Dieses kann durch Beobachten des selben Senders über einen unterschiedlichen Abstand bewerkstelligt werden.

Veröffentlichungen

  • Peters, D.H.W. & G. Entzian: Zur Langzeitvariabilität in den Kühlungsborner Phasenhöhenmessungen der 50-jährigen Periode von 1959–2009. IAP - Institutsbericht 2012/2013: 132 - 133

Ansprechpartner

Weiterführende Seiten

  • Long-term variability of phase height measurements