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

In vielen NLC-Beobachtungen variiert die Höhe der
NLC periodisch mit der Zeit. Wie die NLC-Messung im
Juli letzten Jahres (Abb. 14.3) zeigt, können die Amplituden
dabei mehr als einen Kilometer betragen, während die
vertikale Ausdehnung der Schicht sehr gering sein kann,
teilweise nur etwa 200 m. Zeitliche Perioden liegen im Minutenbereich.
Die Frage ist nun, ob bestimmte Perioden
bevorzugt auftreten oder ob alle Perioden mit einer bestimmten
Verteilung angeregt werden. Für die Untersuchung
dieser Fragen eignen sich Wavelet-Analysen. Dabei
wird die zu untersuchende Zeitserie transformiert und das Ergebnis gemittelt, um ein Spek-
Abb. 14.3: NLC mit Wellenstruktur
trum ähnlich einem Fourier-Spektrum zu erhalten. In Abb. 14.4 sind die Spektren von 50 NLC-
Messungen mit einer Mindestdauer von 3 h gezeigt. Man erkennt einen Abfall hin zu kurzen Perioden,
es scheint jedoch keine Periode ausgezeichnet zu sein. Die Steigung der Höhenschwankungen
beträgt −1,54 ± 0,3, jene der Helligkeitsschwankungen ist mit −1,25 ± 0,3 noch etwas flacher. Dies
kann ein Hinweis darauf sein, dass die Helligkeit, die durch die Teilchengröße und Anzahldichte gegeben
ist, langsamer auf Änderungen der Hintergrundbedingungen reagiert als die Höhe der NLC.
Zur genauen Klärung der Bedeutung dieser Ergebnisse für das Spektrum der Schwerewellen sollen
theoretische Überlegungen und Modellrechnungen angestellt werden.
Abb. 14.4: Wavelet-Analyse der Höhen- (links) und Helligkeitsvariationen (rechts) von NLC
Was ist die kürzeste Periode, die auftritt bzw. die beobachtet werden kann? Im Jahr 2011
wurde ein neues System zur Detektion von Einzelschüssen in das RMR-Lidar integriert (LISA,
Lidar Single Shot Acquisition System). Damit kann das Signal, das von jedem einzelnen Laserpuls
erzeugt wird, detektiert werden. Tatsächlich ist die NLC-Schicht in den Rohdaten mit 33 ms
Auflösung deutlich erkennbar (Abb. 14.5). Für eine spektrale Analyse wird das Signal in NLC-
Höhe gemittelt und die Signalstärke transformiert. Bis hin zu etwa 10 Sekunden liefert die Analyse
signifikante Signale. Die Auswertung und Interpretation der großen Menge an LISA-Daten steht
erst am Anfang.
Abb. 14.5: Einzelpulsmessung und Analyse des Signals in der NLC-Schicht. Gezeigt ist links eine Minuten-
Rohdatei, bei der jeder eingezeichnete schwarze Punkt mindestens einem detektierten Photon entspricht.
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