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

11 Temperaturen, NLC und PMSE auf Spitzbergen
(F.-J. Lübken, A. Müllemann, M. Zecha, J. Höffner, J. Röttger 2 )
Im Rahmen des Drittmittelprojektes ROMA wird die thermische und dynamische Struktur der
Mesosphäre und oberen Stratosphäre in polaren Breiten mit Hilfe von ” meteorologischen Raketen“
erforscht. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns auf Temperaturprofile im Höhenbereich
von etwa 95 bis 35 km, die aus den Trajektorien von sogenannten ” fallenden Kugeln“ abgeleitet
werden. In einer Messkampagne wurden vom 16. Juli bis 14. September 2001 insgesamt 25
fallende Kugeln in der Nähe der Stadt Longyearbyen (78 ◦ N,15 ◦ O) auf der nordpolaren Insel
Spitzbergen gestartet. Bis auf einen Fall waren alle Flüge erfolgreich und ergaben wissenschaft-
liche Daten.
Neben den Sondierungen mit Raketen wurden
verschiedenartige bodengebundene Beobachtungen
durchgeführt, wobei die Temperaturund
NLC-Messungen des Kalium-Lidars und
die PMSE-Messungen des SOUSY-Radars für
das ROMA-Projekt von besonderem Interesse
sind. Weitere Ergebnisse des Kalium-Lidars werden
in den Artikeln 9 und 10 vorgestellt. Das
Kalium-Lidar des IAP befand sich während der
ROMA-Kampagne ca. 2,5 km von der Startrampe
der Raketen entfernt. Das VHF-Radar
(genannt SOUSY) des Max-Planck-Instituts für
Aeronomie in Lindau befindet sich seit 4 Jahren
in der Nähe von Longyearbyen, etwa 15 km vom
Startplatz entfernt.
In Abb. 11.1 ist das Ergebnis des Fluges
einer fallenden Kugel gezeigt, die am
6. August 2001 um 9:38 UT gestartet wurde
(UT=universal time). In der Abb. sind auch
PMSE- bzw. NLC-Profile, sowie Frostpunkttemperaturen
(Tf) dargestellt. Bei der Berechnung
von Tf benötigt man neben den Temperaturen
die Wasserdampfkonzentration. Da hierzu keine
Messungen vorliegen, wurden zwei unterschied-
Abb. 11.1: Temperaturprofil einer fallenden Kuliche Modellprofile verwendet, und zwar ein Mogel,
welche am 6. August 2001 gestartet wurdell mit und eines ohne Berücksichtigung des
de (schwarz). Zum Vergleich sind zwei Profile
von Frostpunkttemperaturen gezeigt, wobei H2O- ”
Konzentration aus Modellrechnungen verwendet
wurden, die mit (blau, gestrichelt) bzw. ohne
(blau, durchgezogen) Berücksichtigung des sogenannten
freeze-drying“-Effekts durchgeführt
”
wurden. Das grüne Profil zeigt die PMSE, gemittelt
in einem Zeitraum von ca. ±1 h um den Raketenstart.
Das violette Profil zeigt in analoger
Weise das NLC-Signal.
freeze-drying“-Effektes. Hierbei handelt es sich
um die Austrocknung der Mesopausenregion dadurch,
daß Eisteilchen beim Wachsen den Wasserdampf
aus der Atmosphäre aufnehmen, dann
sedimentieren und beim Verdampfen den Wasserdampf
in einer Höhe von etwa 82-83 km wieder
abgeben. Satellitenmessungen von HALOE
deuten in der Tat an, daß es in diesen Höhen
eine Ansammlung von Wasserdampf gibt. Man
erkennt aus Abb. 11.1, daß sowohl PMSE als auch NLC in einem Bereich mit Übersättigung
(T