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

Am IAP werden außerdem theoretische Arbeiten zur Ozonvariabilität und zum Ozontrend
durchgeführt, wobei es insbesondere um den Unterschied zwischen chemisch und dynamisch bedingten
Beiträgen geht. Der dynamische Anteil wurde unter Nutzung von Modellen für den zonal
gemittelten Anteil und für den längenabhängigen Anteil unter Berücksichtigung des Trends von
Feldern der NCEP-ReAnalysen bestimmt.
Zusätzliche wichtige Arbeitsfelder am IAP
Neben den oben aufgeführten Forschungsschwerpunkten werden die im folgenden vorgestellten
wichtigen Arbeitsgebiete am IAP bearbeitet.
Metallatomschichten in 80 bis 110 km Höhe
Mit Hilfe von drei Metallresonanz-Lidars werden Metallatome untersucht, die vermutlich bei
der Verdampfung von Meteoroiden beim Eintritt in die Erdatmosphäre freigesetzt werden. Die
drei Lidars können wahlweise, je nach verwendeter Wellenlänge, für Beobachtungen der Elemente
Na, K, Fe und Ca, sowie des Ca-Ions eingesetzt werden. Nachdem das IAP Klimatologien
und fundierte chemische Modelle der Kalium- und Calcium-Schichten erstellt hat, sind Fragen
nach den Quellen der Metallatome in den Vordergrund gerückt. In diesem Zusammenhang wurden
auch Messungen mit einem Meteorradar durchgeführt, und zwar von Ende 1999 bis 2001
in Juliusruh und ab 2001 in Andenes. Als wichtige Neuerung hat sich in den letzten Jahren
herausgestellt, daß die Konzentration von Metallatomen durch Wechselwirkung mit Eisteilchen
(NLC, PMSE) reduziert wird. Die experimentellen Hinweise von Lidars und Radars, sowie die
physikalische Erklärung dieser Beobachtungen werden seit kurzem am IAP untersucht.
Aerosole in der Troposphäre
Im Mittelpunkt des Forschungsinteresses steht die Untersuchung von Aerosolschichten in der
Troposphäre, d. h. ihrer höhenabhängigen Häufigkeit und ihrer Eigenschaften in Abhängigkeit
von großräumigen Windsystemen. Die Aerosole werden charakterisiert im Hinblick auf Typen,
Dichten, Größenverteilung, Phasenzustand, Schichtaufbau etc. Die Ergebnisse dieser Arbeiten
werden auch bei der Analyse der Lidardaten von NLC verwendet.
Methodenentwicklung
Zur Ableitung verläßlicher atmosphärischer Messgrößen aus bodengebundenen Radar- und
Lidarverfahren werden die Meß- und Auswertemethoden ständig weiterentwickelt. Zur weiteren
qualitativen Verbesserung der mittels Metallresonanz-Lidars gewonnenen Temperaturprofile
und als Basis für einen mobilen Lidar wird die Einsatzfähigkeit bei Tageslicht entwickelt. Hierzu
gehören u. a. besonders schmalbandige spektrale Filter im Nachweiszweig, sowie Teleskope
mit kleinem Sichtfeld, dessen Überlapp mit dem Laserstrahl durch geeignete Regelungstechnik
gewährleistet sein muß. In diesem Zusammenhang steht auch die im Berichtszeitraum erfolgte
Neuentwicklung eines Eisenlidars.
Der Einsatz des raketengetragenen CONE-Sensors, der am IAP gebaut wird, erforderte die
Einrichtung entsprechender Test- und Kalibriereinrichtungen. Außerdem wird für ein zukünftiges
Projekt an der Entwicklung eines neuen Detektors für den Nachweis von kleinen Aerosolteilchen
in der Mesosphäre gearbeitet (ECOMA). Diese ” Rauchteilchen“ bilden vermutlich die Nukleationskeime
für die Entstehung von NLC und PMSE.
Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der mit Radarexperimenten gewonnenen Meßgrößen befassen
sich Mitarbeiter des IAP mit der Weiterentwicklung der eingesetzten Meß- und Auswertemethoden
(Stichwort: Interferometrie). Darüberhinaus wurde die MF-Radaranlage auf Andenes
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