LEIBNIZ-INsTITUT FöUR ATMOsPHöARENPHYsIK e. V. an der ...

10 Simultane Lidar-Untersuchungen sporadischer Ca- und Ca + -
Schichten
(M. Gerding, M. Alpers, J. Mielich, U. von Zahn)
Bereits erste Sondierungen der mesosphärischen Metallschicht mit Lidars im Jahr 1969 gaben
Hinweise auf irreguläre Na-Schichten, die sich von den permanenten“ Schichten (s. Kap. 8)
”
unterscheiden. Arbeiten von von Zahn et al. (1987/88) lösten ein allgemeines Interesse an der
Beobachtung irregulärer Metallschichten aus. Später wurde der Begriff sporadische Schichten“
”
geprägt ( abgekürzt z.B. CaS und Ca +
). Sporadische Metallschichten sind schmale, hochvariable
S
Schichten erhöhter Metalldichte, die in einzelnen Nächten neben den permanenten Metallschichten
beobachtet werden. Die Halbwertsbreite dieser Schichten beträgt max. 3-5 km. Die Entstehung
sporadischer Metallschichten ist bis heute unklar. Diskutiert werden Zusammenhänge mit
sporadischen Ionen- und Elektronenschichten sowie mit verdampfenden Meteoroiden.
Abb. 10.1 zeigt Beispiele für sporadische Schichten aus Sondierungen der IAP Ca/Ca + -Lidars
(s. Kap. 2). Man erkennt die große Variabilität sporadischer Schichten. Ionen- und Atomschichten
wurden teilweise unabhängig voneinander beobachtet. In sporadischen Schichten werden meist
sehr viel größere Metalldichten beobachtet, als in der permanenten Schicht: Der Rekord liegt
für Ca bei 458 cm-3 am 18./19.10.1997 in 90,5 km Höhe (typisch: ca. 40 cm-3 ), für Ca + bei 6100
cm-3 am 18./19.5.1998 in 108,1 km Höhe (typisch : 0-200 cm-3 ).
Abb. 10.1 Beispiele für sporadische Schichten über Kühlungsborn. Korrelierte
Schichten am 14./15. 9. 1998, fehlende Korrelation am 6./7. 6. 1997. Glättung: 1,8 km
vert. Hanning-Filter und gleitend über je 6 min Integrationszeit).
Abb. 10.2 zeigt eine Sondierung sporadischer Schichten am 3./4. November 1997. Die Ca- und
Ca + -Schichten unterhalb von 100 km Höhe korrelierten in ihrem Höhenverlauf gut miteinander.
Die Aufspaltung der Schichten gegen Ende der Nacht kann gut durch die von Höffner and von
Zahn (1993) entwickelte Simulationen als durch Windfelder gefaltete Schicht verstanden werden.
An Orten außerhalb von x0 würde man nur eine Höhenvariation beobachten, wie z.B. bei der
sporadischen Ionenschicht oberhalb von 100 km. Diese wurde mangels chemischer Konversion in
den neutralen Ca-Profilen in diesen großen Höhen nicht beobachtet.