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

Abb. 12.2: Links: Lidarbeobachtung der NLC vor und nach dem Überflug des Satelliten (markiert durch
vertikale Linie). Die Messungen wurden in zwei Bereichen der NLC durchgeführt, die ca. 40 km voneinander
entfernt sind (kreisförmige Markierungen in Abb. 12.1). Das Lidar beobachtet Vertikalbewegungen der
Wolkenschicht mit einer Periode von ca. 20 Minuten sowie eine Doppelschicht. Rechts: Zum Vergleich mit
den Satellitendaten wird das Lidarsignal vertikal integriert und anhand der Advektion durch den Wind in die
räumliche Dimension umgerechnet. Hierzu werden Radar-Windmessungen genutzt. Die CIPS-Messungen
entlang der Trajektorie der Luftpakete werden mittels optischer Modellrechnungen unter Berücksichtigung
der Teilcheneigenschaften in vergleichbare Signale umgerechnet (grüne und blaue Kurve).
Zum Zeitpunkt des Überflugs stimmen die Beobachtungen sehr gut überein, aber bereits nach wenigen
10 Minuten stimmen die Signale, trotz Berücksichtigung der Advektion, nicht mehr überein.
In Abb. 12.3 sind die von beiden Instrumenten bestimmten Teilcheneigenschaften gezeigt. Hierbei
ist zu erkennen, dass die vertikal gemittelten Teilcheneigenschaften (grüne und blaue Linie
in Abb. 12.3) auch über längere Zeit übereinstimmen, insbesondere selbst bis eine Stunde nach
dem Überflug, während sich die Signale (grüne und blaue Linie in Abb. 12.2) bereits deutlich
unterscheiden. Dies deutet an, dass sich die Anzahldichte in der Advektionszeit geändert hat,
particle radius [nm]
100
80
60
40
20
time from coincidence (hours)
-1 0 1 2 3
lidar cloud top
lidar cloud bottom
lidar integral
CIPS-North
-200 0 200 400 600
distance from ALOMAR (km)
Abb. 12.3: Vergleich der Lidarbeobachtungen
von Teilchengrößen mit den Satellitenmessungen
im nördlich gelegenen Volumen. Im Verlauf der
Teilchengrößen ist zu erkennen, dass die helle
Wolke südöstlich von ALOMAR nicht durch generell
größere Teilchen verursacht wird, sondern
durch große Eiskristalle an der Wolkenunterkante.
während die vertikal gemittelte Teilchengröße ein
langsamerer Tracer ist und seine Eigenschaften
über längere Zeit erhalten bleiben. Wodurch können
nun diese Änderungen der Teilchenzahl entstehen?
Durch horizontale Divergenzen und Konvergenzen
aufgrund von Schwerewellen können die
Partikel lokal verdichtet werden. Wenn die zur
Kompensation der Horizontalbewegung notwendige
Vertikalbewegung nach oben gerichtet ist, kann
diese dazu führen, dass Teilchen in der Wolke sogar
noch stärker anwachsen können. Ein Indiz hierfür
ist das Anwachsen der Teilchen an der Wolkenunterkante
zwischen 30 und 60 Minuten nach
dem Überflug des Satelliten. Dieses Anwachsen
ist aber anscheinend auf die Wolkenunterkante
begrenzt und wird nur bei höhenaufgelöster Betrachtung
der Wolken und auf horizontalen Skalen
von 100 km sichtbar. Mit der notwendigen hohen
Auflösung können derzeit nur Lidarinstrumente
die Teilcheneigenschaften vermessen.
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