Die Lufttemperatur ist ein atmosphärischer Parameter mit dessen Kenntnis physikalische Zusammenhänge und dynamische Hintergrundprozesse in der Erdatmosphäre untersucht werden können. In der Mesopausen-Region zwischen 80 und 105 km Höhe sind solche Messungen nur mit hohem experimentellen Aufwand möglich. In dieser Arbeit wurde mit einem Kalium-Resonanzlidar die thermische Struktur und die atomare Kaliumschicht in Höhe der Mesopausen-Region an zwei verschiedenen Orten untersucht.
Es erfolgten drei Feld-Kampagnen in polaren Breiten (78°N) mit einem transportablen Kalium-Resonanzlidar (2001 bis 2003) und kontinuierliche Messungen in mittleren Breiten (54°N) mit einem stationären Kalium-Resonanzlidar (2002 bis 2005). Es wird ein großen Satz an Temperatur- und Kaliumdichtedaten präsentiert, der im Gegensatz zu den meisten Lidarmessungen nicht nur Messungen während der Nacht, sondern auch am Tag enthält. Von Ende Februar bis Anfang Oktober entstand somit erstmals ein geschlossenes Bild der thermischen Struktur und des Kaliumdichteverlaufs über Spitzbergen (78°N). Diese Messungen und auch die Messungen über Kühlungsborn bestätigen das globale Zwei-Niveau-Verhalten der Mesopause mit sehr niedrigen Temperaturen während des Sommers.
Die thermische Struktur über Spitzbergen wurde außerdem in Bezug auf simultan auftretende Polare Mesosphärische Sommerechos (PMSE) untersucht. Dabei standen die Temperaturprofile an der PMSE-Oberkante und oberhalb der PMSE im Vordergrund. Entgegen dem derzeitigen theoretischen Verständnis von PMSE hat sich gezeigt, dass auch oberhalb der gemessenen PMSE die Temperaturen niedrig genug sind um die Existenz von PMSE zuzulassen.
Ein weiteres Thema dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung des Kalium-Resonanzlidars zu einem Eisen-Dopplerlidar. Damit wurden die Einsatzmöglichkeiten des Lidars und die Sondierung der Temperatur am Tag in der Mesopausen-Region verbessern. Neben der technischen Realisierung des Umbaus, musste auch der Eisen-Resonanzübergang genau untersucht werden. Dabei zeigte sich, dass die Isotopieverschiebung des Eisen-Resonanzübergangs bei der Temperaturberechnung unbedingt berücksichtigt werden muss und das Etalons als Tageslichtfilter eingesetzt werden können.