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

10 Temperaturen und Kaliumdichten auf Spitzbergen (78 ◦ N)
(J. Höffner, C. Fricke-Begemann, J. Lautenbach, F.-J. Lübken, P. Menzel)
Anfang Mai 2001 wurde das mobile Kalium-Temperaturlidar nach Spitzbergen, 78 ◦ N, transportiert,
wo rechtzeitig zur NLC Saison Anfang Juni mit Messungen von Temperaturen, NLC
und Kaliumdichten in der Mesopausenregion begonnen werden konnte. Trotz der schwierigen
arktischen Umweltbedingungen und der Herausforderung alle Messungen im Sommer unter
Tageslicht durchführen zu müssen, wurden in mehreren langen Kampagnen bis Ende August
2003 erfolgreich Messungen durchgeführt. Der Schwerpunkt der Messungen lag dabei auf der
thermischen Struktur in der Mesopause mit ihren extrem niedrigen Temperaturen im Sommer.
Das dazu eingesetzte Messverfahren erlaubt allerdings gleichzeitig auch die Beobachtung
von NLC und freien Kaliumatomen, auch wenn beide Signale aus demselben Höhenbereich
stammen. Eine Trennung beider Signale gelingt dabei aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängenabhängigkeiten
von Mie- und Resonanzstreuung. Trotz aller Widrigkeiten konnten
insbesondere in 2001 und 2003 kontinuierlich Messungen über die gesamte Sommersaison durchgeführt
werden. Zusammen mit den Messungen aus dem Frühjahr 2002 steht nun ein Datensatz
zur Verfügung, der sich lückenlos von Ende Februar bis Anfang Oktober erstreckt. Damit
konnte Weltweit erstmals ein genaues Bild vom saisonale Verlauf sowohl der Mesopausen-
Temperaturen, als auch der NLC und Kaliumdichten in hohen polaren Breiten gewonnen wer-
den. Ergebnisse aus diesen Messungen werden auch in den Kapiteln 9 und 11 vorgestellt.
Das Beispiel in Abb. 10.1 vom
31. Juli 2001 zeigt die Kaliumdichte
mit der darunter liegenden
NLC. Zusätzlich ist die
PMSE mit eingezeichnet, wie sie
vom SOUSY Radar gleichzeitig
und im selben Volumen beobachtet
wurde (siehe auch Kapitel
11). In allen auf Spitzbergen
durchgeführten Messungen
lag die NLC entweder deutlich
unterhalb der Kaliumschicht
oder reichte mit ihrer Oberkante
bis an die Kaliumschicht heran.
In keinem einzigen Fall konnte
beobachtet werden, das sich
die NLC bis in die Kaliumschicht
hinein erstreckte. Aus den Messungen
lässt sich daher schließen,
dass die Anwesenheit größe-
Abb. 10.1: Kaliumdichten, NLC Lidar) und PMSE (Radar) über
Spitzbergen. Während die NLC immer unterhalb der Kaliumschicht
bleibt, erstreckt sich die PMSE weit innerhalb der Kaliumschicht.
rer Eisteilchen einen starken Einfluss auf die Chemie der Kaliumschicht ausübt. Andererseits ist
die Kaliumschicht in der Gegenwart einer PMSE, welche im Mittel kleinere Eisteilchen repräsentieren,
relativ unbeeinflusst, wie am Beispiel in Abb. 10.1 zu erkennen ist. Zeitweise treten zwar
deutliche Korrelationen zwischen Kaliumschicht und PMSE Oberkante auf, zu anderen Zeiten
aber scheinen beide Komponenten ihrer eigenen Dynamik zu folgen. Der Einfluss der Eisteilchen
auf die Chemie der Kaliumschicht hängt daher stark von der Größe der Eisteilchen ab.
Das auch die PMSE über längere Zeiten einen starken Einfluss auf die Kaliumschicht hat,
wird im Vergleich der Jahresgänge der Kaliumdichten von Kühlungsborn und Spitzbergen deutlich.
Gegenüber allen anderen bekannten Metallen zeigt die Kaliumdichte einen Halbjahresgang
mit einem ungewöhnlichen Dichteanstieg im Sommer. In (Abb. 10.2) wurde das beobachtet
Sommermaximum der Kaliumschicht auf Spitzbergen den beobachten Dichten von Kühlungsborn
überlagert.
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