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

22 Trends im mesosphärischen Temperatur- und Windfeld
(J. Bremer, E. Becker, U. Berger, P. Hoffmann, A. Bardey)
Zur Untersuchung möglicher anthropogen bedingter Veränderungen der Erdatmosphäre spielen
der Nachweis und die Analyse langer atmosphärischer Trends eine wichtige Rolle. Nach Modellergebnissen
sollte die zunehmende Konzentration von Treibhausgasen in der Troposphäre
eine Erwärmung, in den darüber liegenden Schichten aber eine Abkühlung bewirken. Um diese
Prognosen für die Mesosphäre zu testen, wurden die Ergebnisse langjähriger Phasenhöhen- und
Windmessungen in Mitteleuropa analysiert und die daraus abgeleiteten Trends mit unterschied-
lichen Modellierungsergebnissen verglichen.
Abb. 22.1 Trends einer Druckhöhe nahe 82
km für Sommer und Winter aus Phasenhöhenmessungen
nach Eliminierung des solar und geomagnetisch
bedingten Anteils.
Abb. 22.2 Vergleich experimenteller Temperaturtrends
aus Phasenhöhenmessungen mit
Modellergebnissen des COMMA/IAP für jeweils
Sommer (So) und Winter (Wi).
Die Phasenhöhenmessungen sind einfache
Feldstärkemessungen im Langwellenbereich
(162 kHz, Senderentfernung 1020
km) aus denen die ionosphärische Reflexionshöhe
der Funkwellen abgeleitet werden
kann. Bei konstantem solaren Zenitwinkel
(cos χ = 0,2) entspricht die Reflexionshöhe
h (nahe 82 km) in guter Näherung
einem Niveau konstanten atmosphärischen
Drucks. Grundlage der Trendanalysen
sind monatliche Mittelwerte der täglich bestimmten
Höhen konstanten Drucks. Der Einfluss
der solaren und geomagnetischen Aktivität
wird durch eine Regressionsanalyse
eliminiert. Mit dem verbleibenden Rest ∆h
wird ein linearer monatlicher Trend oder
aus dem Mittel mehrerer Monate ein jahreszeitlicher
Trend (siehe Abb. 22.1) bestimmt.
Mit Hilfe der barometrischen Höhenformel
können aus den Trends der Druckflächen
nach Phasenhöhenmessungen (nahe 82 km)
und nach Satellitendaten (48 km) Temperaturtrends
in diesem Höhenbereich bestimmt
werden. Bei Annahme einer Profilform der
Trends entsprechend den Ergebnissen von Lidarbeobachtungen
(Keckhut et al., J. Geophys.
Res., 100, 18887-18897, 1995) wurden die in
Abb. 22.2 dargestellten Profile der Temperaturtrends
für Sommer und Winter abgeleitet.
Außerdem werden Modellergebnisse gezeigt,
die mit dem COMMA/IAP erhalten wurden,
wenn einerseits realistische Trends im CO2 (15
ppmv/Dek) und andererseits Trends im CO2
und im Ozon (minimaler Wert: -10 %/Dek)
berücksichtigt wurden.
Ein Vergleich der experimentellen Trends mit
den Modellergebnissen zeigt, dass die experimentellen Trends deutlich stärker sind als die durch
den Treibhauseffekt allein (CO2) bedingten Trends. Bei zusätzlicher Berücksichtigung der Ozontrends
wird hingegen eine deutlich bessere Übereinstimmung erzielt. Allerdings bleiben merkliche