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

17 Beobachtung mesosphärischer Sommerechos in Kühlungsborn
(54 ◦ N) im Sommer 1998 mit dem VHF-Radar OSWIN
(R. Latteck, W. Singer, H. Bardey, J. Höffner)
Das Auftreten starker Radarechos auf Frequenzen um 50 MHz in der sommerlichen Mesosphäre
in polaren Breiten ist aus VHF-Radarbeobachtungen der letzten 15-20 Jahre bekannt,
vergleichbare Beobachtungen mesosphärischer Sommerechos in mittleren Breiten sind dagegen
selten. Diese sogenannten polaren mesosphärischen Sommerechos (PMSE) bzw. ihr Äquivalent
in mittleren Breiten - die mesosphärischen Sommerechos (MSE) - werden durch Rückstreuung
des Radarsignals an Inhomogenitäten der Elektronendichte in der Größe der halben Radarwellenlänge
hervorgerufen, die an das Auftreten großer geladener Teilchen (Eisteilchen, Aerosol) in
der kalten sommerlichen Mesopausenregion gebunden sind.
Das OSWIN (Ostsee-Wind)-VHF-Radar wurde im September 1997 auf dem Institutsgelände
in Kühlungsborn in Betrieb genommen. Es arbeitete auf der Frequenz 53,5 MHz mit einer Spitzenleistung
von 36 kW. Eine erste Messkampagne zum kontinuierlichen Studium der jahreszeitlichen
Variation der mesosphärischen Sommerechos wurde vom 19. Mai bis zum 31. August
1998 durchgeführt. Die Beobachtungen erfolgten alternierend nach der Doppler beam-swinging
Methode und dem spaced antenna Verfahren mit einer Entfernungsauflösung von 300 m.
MSE konnten vom 2. Juni bis zum 3. August an 34 Tagen und für insgesamt 92 Stunden mit
einer Dauer zwischen 0.5 und 12 Stunden beobachtet werden. Abb. 17.1 (links) zeigt die Häufigkeit
des Auftretens der MSE während der gesamten Saison 1998. Ihre tageszeitliche Variation
(Abb. 17.1, rechts) weist ein Maximum um die Mittagszeit auf und ist auf Tagesbedingungen mit
Sonnenstandswinkeln größer 4 ◦ beschränkt. Es wurden keine MSE während der Nacht beobachtet.
Die Hauptquellen für freie Elektronen, die für Radarechos aus dem Bereich der Mesosphäre
erforderlich sind, sind die solare UV-Strahlung und präzipitierende Teilchen. Die Beobachtungsperiode
war durch niedrige Sonnenaktivität (mittlere Sonnenfleckenrelativzahl 71) bestimmt,
so dass die Photoionisation zur Erzeugung nachweisbarer MSE zu gering war. Weiterhin traten
keine stärkeren geomagnetischen Störungen auf, die als zusätzliche Ionisationsquellen durch
Teilchenpräzipitation wirksam werden konnten.
Die MSE-Schichten traten in einem Bereich zwischen 80 km und 90 km mit einem Maximum
um 85 km auf, was mit PMSE-Statistiken aus polaren Breiten vergleichbar ist. Echos unterhalb
82 km dominierten im Juni.
Abb. 17.1 Tägliches Auftreten mesosphärischer Sommerechos (links) und mittlere tageszeitliche
Variation der MSE (rechts) mit einer Dauer > 30 min und einem Signalpegel > 20 dB
im Sommer 1998.