Institutsbericht 2010/2011 - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik ...

33 Neue Entwicklungen zu Phasenhöhenmessungen am IAP
(D. Keuer, J. Trautner)
Phasenhöhenmessungen werden am Standort des IAP in Kühlungsborn seit 1959 durchgeführt
(Abb. 33.1). Eine so lange Messreihe ist ein wertvolles Instrument, um Langzeittrends in der Ionosphäre
zu dokumentieren. Die Messungen bestechen durch die Einfachheit ihrer Durchführung und
ihrer Robustheit gegenüber technischen Änderungen, die im Verlauf einer derartig langen Messperiode
kaum zu vermeiden sind. Es ist lediglich die Feldstärke eines entfernten Rundfunksenders
aufzuzeichnen.
scheinbare Höhe [km]
83.5
83
82.5
82
81.5
81
80.5
80
1960 1970 1980 1990 2000 2010
Jahre
Mai
Juni
Juli
August
Abb. 33.1: Scheinbare Höhe für einen konstanten Sonnenwinkel seit 1959.
rel. Feldstärke [dB]
60
55
50
45
40
35
Kühlungsborn 20110511
30
04:00 06:00 08:00 10:00 12:00
Zeit [UT]
Abb. 33.2: Charakteristischer Feldstärkeverlauf für einen
beispielhaften Vormittag.
In Abb. 33.2 ist eine solche Registrierung
mit ihren typischen Schwankungen
im Verlaufe eines Vormittags dargestellt.
Für die Auswertung ist die absolute
Feldstärke nicht die entscheidende
Größe, sondern es kommt auf das zeitliche
Auftreten der Maxima und Minima
an. Diese Feldstärkeänderungen sind einfach
als Interferenz zweier Wellen zu beschreiben.
Das Registriergerät erreichen
also zwei Empfangssignale, deren Phase
sich gegeneinander verschiebt. Es müssen
somit zwei Wege vorhanden sein, auf denen
die Signale den Empfänger erreichen.
Abb. 33.3 zeigt eine naheliegende Erklärung.
Die sich am Erdboden ausbreitende
Bodenwelle und die an der Ionosphäre reflektierte
Raumwelle erreichen den Empfänger.
Um Informationen über die Ionosphäre zu gewinnen, kann zunächst die Bodenwelle als
unveränderlich betrachtet werden. Es werden alle Veränderungen der Phasenlage dem Raumwellenanteil
zugeordnet. Aus diesen Phasenänderungen lässt sich dann die scheinbare Höhe der reflektierenden
Schicht bestimmen. In Abb. 33.1 ist diese Höhe über die vergangenen Jahre für einen
konstanten Sonnenerhebungswinkel aufgetragen.
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