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

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Liste der verwendeten Abkürzungen AFO-2000 Atmosphärenforschung 2000 ALOMAR Arctic lidar observatory for middle atmosphere research ALWIN ALOMAR-Wind-Radar ARR Andøya Rocket Range BLK Bund-Länderkommission CARMA Community aerosol and radiation model for atmospheres CAWSES Climate and Weather of the Sun-Earth System COMMA Cologne model of the middle atmosphere CONE Combined neutral and electron sensor CTM Chemie-Transport Modelle DBS Doppler beam swinging DEKLIM Deutsches Klimaforschungsprogramm DROPPS Distribution and role of particles in polar summer ECMWF European center for medium range weather forecast EISCAT European incoherent scatter scientific association EOF Empirical orthogonal function EZMW Europäisches Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage FCA Full correlation analysis GCM General circulation model IAP Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik KLR Kosten-Leistungs-Rechnung KMCM Kühlungsborn mechanistic general circulation model LEWIZ Letzter Winter im Zwanzigsten Jahrhundert LT Local time MaCWAVE Mountain and Convective Waves Ascending Vertically MEDEC Mesospheric dynamics, energetics, and chemistry MIDAS Middle atmosphere investigation of dynamics and structure MSE Mesosphere summer echo MST Mesosphere, stratosphere, thermosphere NAT Nitric acid trihydrate NCEP National center for environmental protection NLC Noctilucent cloud(s) OSWIN Ostsee-Wind-Radar PIP Principle interaction pattern PMSE Polar mesosphere summer echo(es) PSC Polar stratospheric cloud RMR Rayleigh/Mie/Raman ROMA Rocket borne observations of the middle atmosphere SA Spaced antenna SKiYMET All-sky interferometer meteor radar SOUSY Sounding system for atmospheric structure and dymanics SPARC Stratospheric processes and their role in climate UARS Upper atmosphere research satellite UKMO United Kingdom meteorological office UT Universal time WGL Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz 6
Vorwort Hiermit legt das IAP seinen sechsten Institutsbericht seit der Gründung des Instituts vor. Dieser Bericht, der die Jahre 2002 und 2003 umfasst, wendet sich in erster Linie an die Zuwendungsund Drittmittelgeber des IAP 1 , sowie an interessierte Kollegen im In- und Ausland. In den nachfolgenden Einzelbeiträgen werden die wesentlichen wissenschaftlichen Arbeiten des Instituts vorgestellt. Sie konnten schon allein aus Platzgründen nicht wie ein wissenschaftler Übersichtsartikel verfasst werden. Dies erklärt auch das auf ein Mindestmaß reduzierte Zitieren von externen Arbeiten. Obwohl der Bericht nicht populär-wissenschaftlich formuliert werden konnte, hoffen wir, dass auch interessierte Laien durch diesen Bericht einen Einblick in die wesentlichen Aspekte des wissenschaftlichen Betätigungsfeldes des IAP gewinnen können. In Abänderung zu den bisherigen Institutsberichten werden einige wissenschaftliche Themen aus den Forschungsschwerpunkten des Instituts in insgesamt vier Übersichtsartikeln dargestellt. Damit sollen einige wichtige Aspekte übergeordneter wissenschaftlicher Fragestellungen mit institutsweiter Relevanz behandelt werden. Im Berichtszeitraum 2002/2003 hat das IAP seine positive Entwicklung der vorangegangenen Jahre fortgeführt und seine Position als wissenschaftliche Einrichtung auf dem Gebiet der Atmosphärenphysik im internationalen Rahmen ausgebaut und gefestigt. Die unter Federführung des IAP betriebenen Instrumente und meßtechnischen Einrichtungen, sowie die am Institut entwickelten theoretischen Werkzeuge erlauben es den Mitarbeitern des IAP, experimentelle Forschung und Modellierung in internationaler Spitzenstellung zu betreiben. Die experimentell und theoretisch ausgerichteten Aktivitäten des Instituts wurden weiter auf die wissenschaftlichen Schwerpunkte des Instituts fokussiert. Von ausschlaggebender Bedeutung für die nationale und internationale Reputation des IAP sind die Veröffentlichungen von Mitarbeitern des IAP in wissenschaftlichen Fachzeitschriften. Hier ist erfreulicherweise zu berichten, dass in den Jahren 2002 und 2003 insgesamt 134 Aufsätze mit wissenschaftlichen Ergebnissen vom IAP erschienen sind, davon 98 in Zeitschriften mit internationaler Begutachtung (siehe Liste auf Seite 146). Hinzu kamen etwa 112 Vorträge und Poster auf internationalen Fachkonferenzen. Für das IAP, das abseits der großen deutschen Wissenschaftszentren liegt, sind Kontakte zu nationalen und internationalen Wissenschaftlern von besonderer Wichtigkeit. Daher pflegen Mitarbeiter des IAP regen wissenschaftlichen Austausch mit Wissenschaftlern aus bedeutenden nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen. Im Berichtszeitraum haben 16 internationale Wissenschaftler für einen längeren Zeitraum am IAP gearbeitet. Mitarbeiter des IAP haben Forschungszentren auf der ganzen Welt besucht und bestehende Kollaborationen fortgeführt bzw. neue gegründet. Die bodengebundenen Experimente des IAP wurden im Berichtszeitraum weiter ausgebaut und qualitativ verbessert. Ein besondere Herausforderung bestand dabei in der Modernisierung des MF-Radars in Andenes, sowie im Betrieb des transportablen Kalium-Lidars in Longyearbyen (Spitzbergen). Außerdem wurde ein neuartiges Eisenlidar entwickelt und für erste Messungen in der Atmosphäre verwendet. Das ALOMAR-Observatorium spielte für das IAP, wie bereits in den vergangenen Jahren, eine wichtige Rolle. Durch den weiteren technischen Ausbau und die qualitative Verbesserung des dort vorhandenen Instrumentariums wurden neuartige wissenschaftliche Ergebnisse erzielt, die international Beachtung finden. Die im Jahre 2000 am IAP eingeführte Technik der insitu-Messungen mit Höhenforschungsraketen hat sich gut in die Infrastruktur des IAP integriert und eine Reihe von wichtigen Ergebnissen erzielt. Die hierzu erforderliche Errichtung eines neuen Eichlabors und die Installation einer Kalibrieranlage ist inzwischen abgeschlossen. Einige Sensoren wurden inzwischen am IAP gebaut, an diesen Einrichtungen getestet und erfolgreich auf Höhenforschungsraketen eingesetzt. Im Berichtszeitraum fand auf der Andøya Rocket Range die große internationale Messkampagne MaCWAVE statt, in der zahlreiche erfolgreiche Raketensondierungen durchgeführt werden konnten. Die bodengebun- 1 Eine Liste der Abkürzungen befindet sich auf Seite 6. 7
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16 Windmessungen mit fallenden Kuge
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Dadurch motiviert haben wir die Ele
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25 Radaranlagen am IAP in mittleren
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33 Validierung des globalen Modells
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dem die unterschiedlichen Januar- b
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40 Die Bedeutung des schnellen Anwa
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47 Zum Einfluss dekadischer längen
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Das klimatologische Mittel (ERA40 D
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vorgestellt, mit dem für atmosphä
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Empirische lineare Modellierung der
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Institute of Applied Physics (Russ.
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Peters, D., G. Entzian, and G. Schm
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(3) Die Mitglieder können mit eine
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