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

drei typischen mesosphärischen Temperaturen. Im unteren Teil der Abbildung sind die Isotopenabstände
sowie die relative Stärke der Eisenisotope dargestellt. Nachdem die Isotopenabstände
ausreichend genau bestimmt waren, konnten die ersten Vergleichsmessungen durchgeführt werden.
Im Abstand von ca. zwei Tagen wurden drei Temperaturmessungen durchgeführt, wobei
die Kalium-Lidar-Messung zwischen den Eisen-Lidar-Messungen stattfand. Alle drei Messungen
wurden nachts durchgeführt. Am 7. und 12. Dezember 2002 fanden die Eisen-Lidar-
Messungen mit ca. 2 Stunden Messdauer statt. Die Kalium-Lidar-Messung am 10. Dezember
dauerte ca. 5 Stunden.
Höhe [km]
105
100
95
90
85
80
140
MSIS90
160 180 200 220
Temperatur [K]
Höhe [km]
105
100
95
90
85
80
140
MSIS90
160 180 200 220
Temperatur [K]
Abb. 7.2: Temperaturvergleich zwischen Kalium-Lidar und Eisen-Lidar. Graues Temperaturprofil:
Kalium-Lidar am 10. Dezember 2002. Linke Abb.: Eisen-Lidar-Temperaturprofil vom 7. Dezember 2002.
Rechte Abb.: Eisen-Lidar-Temperaturprofil vom 12. Dezember 2002.
Im linken Teil von Abbildung 7.2 sind die Messungen vom 7. und 10. Dezember dargestellt,
der Temperaturunterschied zwischen den Messungen ist nicht größer als 10 K. Im rechten Teil
sind die Messungen vom 10. und 12. Dezember verglichen. Hier ist klar zu erkennen, dass die
Temperaturdifferenz oberhalb von 95 km weit mehr als 10 K beträgt. Bei keiner der Abbildungen
ist eine systematische Abweichung zu erkennen. Auf Grund der längeren Integrationszeit (5 Stunden)
der Kalium-Lidar-Daten ist dieses Profile viel glatter. Die Temperaturdifferenzen sind aber
hauptsächlich auf natürliche Temperaturvariationen zurückzuführen. Der Fehler der Temperaturmessung
ist auf dem Maximum der Schicht in etwa 90 km Höhe ca. 0,4 K für Eisen und ca.
1,2 K für Kalium. Außerdem ist in Abbildung 7.2 zu erkennen, dass die Eisen-Lidar-Profile einen
größeren Höhenbereich abdecken. Der geringere Fehler und der größere Höhenbereich sind unter
anderem auf die wesentlich höhere Dichte zurückzuführen.
Die erfolgreichen Testmessungen haben gezeigt, dass es möglich ist unser Kalium-Lidar auf
Eisen umzurüsten. Es müssen aber noch verschiedene Entwicklungen und Verbesserungen durchgeführt
werden bevor das Eisen-Lidar zu so einem verlässlichen Messsystem wie das Kalium-
Lidar wird. Um den regulären Messbetrieb nicht zu stören und genügend Zeit für Entwicklungen
zu haben, wurde zunächst mit der Umrüstung des mobilen Lidars begonnen. Dieses wurde Ende
2003 aus Spitzbergen zurückgeholt und steht seit dem auf dem Institutsgelände. Eine der wichtigsten
Entwicklungen wird die Tageslichtfähigkeit sein, dies ist die Voraussetzungen für lange
Messungen (Kap. 15) und für Messungen in polaren Breiten (Kap. 10). Darüberhinaus muss
eine Möglichkeit geschaffen werden, den Laser ohne Referenzzelle auf die Resonanzwellenlänge
zu justieren. Zukünftig sollen auch beide Wellenlängen (772 nm und 386 nm) detektiert werden.
Somit ist eine bessere Trennung zwischen Rayleigh- und Resonanzsignal möglich und es kann die
Berechnung von durchgehenden Temperaturen von 30 bis 110 km durchgeführt werden. Für die
Sondierung von leuchtenden Nachtwolken wird das Lidar mit zwei Wellenlängen bessere Nachweismöglichkeiten
(z.B. Nachweisempfindlichkeit, Teilchengröße) als das Kalium-Lidar bieten.
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