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

26 Langzeitige Variationen von PMSE und MSE
(J. Bremer, P. Hoffmann, R. Latteck, W. Singer, M. Zecha)
Die in den Sommermonaten in polaren Breiten regelmäßig beobachteten starken Radarechos
(polar mesosphere summer echoes, PMSE) als auch ihr äquivalentes Erscheinungsbild in mittleren
Breiten (mesosphere summer echoes, MSE) sind eng mit der Existenz von Eispartikeln oder
großen Aerosolen in der Mesopausenregion verbunden. Da das Auftreten dieser Teilchen maßgeblich
durch die Temperatur und den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre bedingt ist und andererseits
die Stärke der Radarechos außerdem von der Ionisation im Mesopausenbereich abhängt,
sind langzeitige Variationen von (P)MSE zu erwarten.
VHF Radarmessungen in Andenes (69,3 ◦ N;
16,0 ◦ E) wurden auf einer Frequenz von 53, 5 MHz
von 1994 bis 1997 mit dem ALOMAR SOUSY
Radar und werden seit 1999 mit dem ALWIN
Radar durchgeführt. Zur Untersuchung langzeitiger
PMSE Variationen wurde die mittlere Häufigkeitsrate
HR von PMSE berechnet für den mittleren
Zeitraum ihres Auftretens (19. Mai - 28. August).
Dabei wurde die mittlere Häufigkeit von
Radarechos mit einem Signal-zu-Rauschverhältnis
SNR > SNRmin berechnet. Die Schranke
SNRmin wurde mit 7 dB für die Messperiode mit
dem ALOMAR SOUSY Radar und mit 10 dB für
die Messungen mit dem ALWIN Radar gewählt.
Die unterschiedlichen Schranken resultieren aus
unterschiedlichen mittleren effektiven Sendeleistungen
beider Radaranlagen.
In Abb. 26.1 sind die Ergebnisse der PMSE
Analysen zusammengestellt. Im oberen Teil dieser
Abbildung (a.) sind die PMSE Häufigkeitsraten
HR in Abhängigkeit von der solaren 10, 7 cm
Radiostrahlung aufgetragen. Dabei ist diese Radiostrahlung
ein Maß für die einfallende solare
Wellenstrahlung. Der positive Zusammenhang
beider Größen mit einem Korrelationskoeffizienten
r = 0, 74 bestätigt die erwartete Zunahme
der PMSE Häufigkeit mit zunehmender Ionisation
infolge ansteigender ionisierender Wellenstrahlung.
Ein ähnlicher Zusammenhang wird beobachtet
zwischen HR und der geomagnetischen Aktivität
(b.). Dabei wird der lokale geomagnetische
Aktivitätsindex ΣK der Station Tromsø als
Indikator für die in polaren Breiten einfallenden
hochenergetischen Partikelflüsse verwendet. Auch
in diesem Fall kann der HR-Anstieg durch eine
Abb. 26.1: PMSE-Häufigkeitsrate HR für Intervall
vom 19. Mai bis 28. August aus Radarmessungen
in Andenes in Abhängigkeit von der
solaren (a.) und geomagnetischen Aktivität (b.).
Zeitliche Variation der vom solar und geomagnetisch
bedingten Anteil befreiten Häufigkeitsrate
(c.), bei Benutzung der Werte aller Jahre (blau)
bzw. ohne das Jahr 2002 (rot).
zunehmende Ionisation infolge präzipitierender Partikelflüsse interpretiert werden. Durch eine
Zweifach-Regressionsanalyse HR=f(F10.7, ΣK) kann der solar und geomagnetisch bedingte Anteil
in HR abgeschätzt werden. Der nach Abzug dieses Anteils von den experimentellen HR
Daten verbleibende Rest ∆HR ist im unteren Teil (c.) der Abb. 26.1 in Abhängigkeit von der
Zeit aufgetragen. Dabei wurden einerseits alle Werte verwendet (blaue Punkte) und andererseits
(rote Punkte) das Jahr 2002 aus den Analysen ausgeklammert, das schon im oberen Teil (a.)
der Abbildung deutlich geringere HR-Werte aufwies. Auf die Besonderheit dieses Jahres wird
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