Institutsbericht 2002/2003 - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik ...

Wissenschaftliche Arbeitsschwerpunkte in den Jahren 2002/2003
Das IAP arbeitet auf dem Gebiet der Atmosphärenphysik, wobei der Schwerpunkt der Arbeitsrichtung
des IAP bei die Erforschung der Atmosphäre zwischen 10 und 100 km liegt. Hierbei
werden die dynamischen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Schichten der Atmosphäre
besonders berücksichtigt. Ferner soll festgestellt werden, ob und in welchem Maße Erscheinungen
in der Mesosphäre zur frühzeitigen Warnung von Klimaänderungen genutzt werden
können. Am IAP werden drei Schwerpunkte bearbeitet:
• Erforschung der Mesosphäre
• Kopplung der atmosphärischen Schichten
• Trends in der oberen Atmosphäre
Hinzu kommen zusätzliche wichtige Arbeitsfelder, die ab Seite 22 beschrieben werden.
Erforschung der Mesosphäre
Die Höhenschicht von etwa 50 bis 100 km wird in verschiedenen geographischen Breiten
experimentell mit Hilfe von Lidars, Radars und Höhenforschungsraketen untersucht, wobei
der Schwerpunkt auf der thermischen und dynamischen Struktur der Mesopausenregion liegt.
Darüber hinaus werden Modellrechnungen unterschiedlicher Komplexität durchgeführt. Ziel dieser
Arbeiten ist es, das lückenhafte Verständnis über die grundlegenden physikalischen Prozesse
zu verbessern und die Bedeutung dieser Höhenschicht für das Gesamtsystem ” Erdatmosphäre“
zu klären. Innerhalb dieses Schwerpunktes werden folgende Themen bearbeitet:
Thermische und dynamische Struktur der Mesosphäre
Es wird das thermische und dynamische Verhalten der mittleren Atmosphäre in mittleren
und polaren Breiten auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen studiert. Die Untersuchungen
konzentrieren sich auf Temperatur- und Windmessungen mit Lidars, Raketen und
Radars. Außerdem werden turbulente Strukturen in der polaren Mesosphäre und unteren Thermosphäre
mit Hilfe von insitu-Messungen auf Raketen und mit Radars erforscht. Bodengebundene
Messungen mit Lidars und/oder Radars werden an den Standorten Kühlungsborn, Juliusruh,
Andenes (Nordnorwegen) und Longyearbyen (Spitzbergen) durchgeführt. Hinzu kommen raketengetragene
Untersuchungen in Andenes und Ny ˚Alesund (Spitzbergen). Die Messungen des
IAP fließen in numerische Modelle der Dynamik, Chemie und Energiebilanz der Mesopausenregion
ein.
NLC und PMSE
Das IAP widmet sich besonders den geschichteten Phänomenen in der oberen Mesosphäre,
wie den ” leuchtenden Nachtwolken“ (NLC) und den ” polar mesosphere summer echos“ (PMSE).
Hierbei geht es insbesondere um die Charakterisierung der Morphologie dieser Schichten, sowie
um ein Verständnis der Zusammensetzung und Bildung der Aerosolteilchen, einschließlich der
geophysikalischen Randbedingungen, die für die Erzeugung von NLC und PMSE von Bedeutung
sind (Temperatur, Turbulenz, etc.). Das Interesse an NLC und PMSE liegt darin begründet, daß
sie die besonderen thermischen und dynamischen Eigenschaften der sommerlichen Mesopause in
mittleren und polaren Breiten wiederspiegeln. Neben experimentellen Untersuchungen mit Lidars,
Radars und raketengetragenen Instrumenten werden Modellrechnungen unterschiedlicher
Komplexität zum tieferen Verständnis dieser Phänomene durchgeführt, z.B. mit dem Modell
COMMA/IAP und dem Aerosolmodell CARMA.
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