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

31 In-situ-Turbulenzmessungen in einer mesosphärischen Inversionsschicht
während der ECOMA-Geminiden-Kampagne 2010
(A. Szewczyk, B. Strelnikov, H.-J. Heckl, M. Rapp, G. Baumgarten, N. Kaifler, V. Matthias)
Wie bereits in Kap. 29 dargestellt, wurde im Dezember 2010 unter Leitung des IAP und des norwegischen
Forschungsinstitutes FFI die letzte ECOMA-Kampagne (ECOMA = ‘Existence and charge
state Of Meteoric smoke particles in the middle Atmosphere’) durchgeführt. Das ECOMA-Projekt
beschäftigt sich vorrangig mit der Vermessung von Eigenschaften sogenannter Meteorstaubpartikel
(siehe auch Kap. 29).
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g/cp
ECOMA-09
19. Dez 2010 2:36 UT
Abb. 31.1: Temperaturprofile aus Messungen
mit dem CONE-Ionisationsmanometer, dem
ALOMAR-RMR- und dem Weber-Na-Lidar sowie
dem MLS-Satelliten-Instrument während der
ECOMA-Kampagne im Jahr 2010.
Zusätzlich werden bei jedem Flug wesentliche
Parameter der Hintergrundatmosphäre gemessen,
wie die Temperatur sowie die turbulente Energiedissipationsrate.
Zur Bestimmung dieser Größen
wurden während all dieser Raketenflüge Neutralgasdichten
mit einem räumlich hochauflösenden
Ionisationsmanometer gemessen. Unter der Annahme
des hydrostatischen Gleichgewichts wird
aus dem gemessenen Dichteprofil ein Temperaturprofil
bestimmt. Außerdem werden aus Dichteprofilen
auch relative Neutralgasdichtefluktuationen
abgeleitet, die in guter Näherung einen Tracer für
die turbulente Bewegung der Hintergrundatmosphäre
darstellen. Abb. 31.1 zeigt Ergebnisse von
Temperaturmessungen, die während des letzten
ECOMA-Fluges am 19. Dezember 2010 gemacht
wurden.
In diesen Profilen sind zwei ausgeprägte Inversionsschichten
besonders auffallend. Die untere
Schicht befindet sich zwischen 71 und 73 km Höhe, die obere zwischen 86 und 89 km. Die obere
Schicht, die sogenannte obere mesosphärische Inversionsschicht, ist sowohl in Raketenmessungen
als auch in Lidarmessungen und in Satellitenprofilen zu sehen, wohingegen die untere Schicht für
Satelliteninstrumente unsichtbar ist. Wahrscheinlich lässt sich dies mit der vertikalen Auflösung
des satellitenbasierten Instrumentes, die in 80 km Höhe ca. 5 km beträgt, erklären.
Abb. 31.2: Kombination von bodengebundenen Temperaturmessungen mit dem ALOMAR-RMR-Lidar
und dem Weber-Na-Lidar während des ECOMA-09-Raketenfluges am 19. Dezember 2010.
Als Nächstes wurden die oben dargestellten Lidarmessungen in einem größeren Zeitbereich
betrachtet, um zu prüfen, ob es sich bei den zuvor genannten Temperaturänderungen tatsächlich
um Inversionsschichten handelt oder ob es nicht einfach Signaturen von starken Schwerewel-
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