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

4 Übersichtsartikel: Das IAP und die Forschungsstation
ALOMAR
(U. von Zahn, F.-J. Lübken)
Das IAP hat sich seit seiner Gründung stark beim Aufbau und Betrieb der arktischen Forschungsstation
ALOMAR engagiert. Daher soll hier eine kurze Beschreibung der Motivation für
den Bau der Station und deren Konzept gegeben werden.
MOTIVATION: In den polaren Regionen unserer Atmosphäre treten viele extreme Zustände
der Atmosphäre bezüglich deren Temperatur, Dynamik und Spurenbestandteile auf, was diese
Regionen wissenschaftlich besonders interessant macht. Die polaren Regionen spielen z.B. auch
eine große Rolle beim Verifizieren der Aussagen über zukünftige Trends der Lufttemperatur,
der Winde und des Wasserhaushalts, die durch Modellrechnungen auf Großrechnern gewonnen
werden. Dennoch sind bis heute weite Bereiche der arktischen und antarktischen Atmosphären
viel weniger erforscht als die in mittleren und niedrigen Breiten. Das IAP hat sich daher schwerpunktsmäßig
der Aufgabe verschrieben, diese Wissens-Lücken durch neue Beobachtungen und
Prozessstudien zu verkleinern oder gar zu schließen.
Es ist generell teuer, Zugang zu den polar gelegenen Bereichen der Atmosphäre zu erhalten.
Für ein kleineres Forschungsinstitut wie es das IAP ist, war es daher wichtig, einen möglichst
,,preiswerten” Zugang zur arktischen Atmosphäre zu finden. Diese Voraussetzung wird optimal
von Nordskandinavien erfüllt, das, obgleich nördlich des Polarkreises gelegen, dennoch von
Deutschland aus mit Auto, Lkw, Eisenbahn, vielfältigen Flugverbindungen und natürlich auch
mit Schiff (Hurtigruten-Schiffe!) zu erreichen ist. Hinzu kommt, daß es dort gleich zwei Startplätze
für Höhenforschungsraketen gibt, die unsere wissenschaftlichen Messinstrumente so hoch
in die Atmosphäre tragen wie es unsere Interessen verlangen.
ALOMAR: Vor diesem Hintergrund hat sich das IAP seit seiner Gründung 1992 stark für den
Aufbau und den Betrieb einer zentralen Forschungsstation für Sondierungen der arktischen Atmosphäre
bis 120 km Höhe engagiert. Diese ist seither unter dem Namen ALOMAR bekannt geworden
und liegt in unmittelbarer Nachbarschaft eines Raketenstartplatzes, der Andøya Rocket
Range (ARR), auf der norwegischen Insel Andøya und damit 300 km nördlich des Polarkreises
im europäischen Nordmeer.
Eine Spezialität und Stärke der Station ist ihre Nutzung besonders leistungsfähiger Instrumente
für die aktive Fernerkundung der mittleren Atmosphäre, also Radars und Lidars (Lidars
sind ,,Radars”, die aber statt Radiowellen starke Lichtblitze aussenden). Im Vergleich zu
passiven Fernmessmethoden ist der große Vorteil aktiver Fernmessungen, daß sie eine präzise
Entfernungsmessung zu dem untersuchten atmosphärischen Objekt beinhaltet. Für die Lidars
wurde 1993/94 von der ARR ein zentrales Observatoriums-Gebäude errichtet, das sog.
ALOMAR-Observatorium (siehe Abb. 5.3). Das Gebäude bietet für bis zu 4 Lidars und mehrere
Strahlungsmessgeräte die notwendige komplexe Infrastruktur, sowie für ihre Operateure exzellente
Arbeitsbedingungen auch unter den manchmal schwierigen arktischen Wetterbedingungen.
In seiner näheren Umgebung wurden auch die 4 Radargeräte und eine Ionosonde der Forschungsstation
aufgebaut. Darüber hinaus beherbergt ALOMAR eine große Zahl passiv registrierender
Meßinstrumente zur Untersuchung der Strahlung der Sonne, der terrestrischen Atmosphäre und
des Nachthimmels und natürlich die Standard-Ausrüstung meteorologischer Feldstationen (siehe
Tab. 4.1). Der größte Teil dieser Instrumentierung wird durch internationale Institutionen
bereitgestellt und betrieben. Von den Großgeräten der ALOMAR-Station hat das IAP die Systemführerschaft
bei dem sehr leistungsfähigen ALOMAR Rayleigh/Mie/Raman-Lidar (siehe
Kap. 6) und dem ALOMAR Saura-Radar (siehe Kap. 24), wobei gleichzeitig auch diese beiden Instrumente
wieder in internationaler Zusammenarbeit aufgebaut wurden und auch heute noch so
betrieben werden. Weitere Beiträge des IAP zur ALOMAR Instrumentierung sind das ALWIN-
Radar, ein Meteor Radar und ein kleineres 2 MHz-Radar. Alle vom IAP auf ALOMAR betriebenen
Instrumente zeichnen sich durch einen hohen Grad von automatisierter Datenaufnahme aus.
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