Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Atmosphärenphysik

Fachgebiet: Atmosphärenphysik

Betreuer: Prof. Dr. Franz-Josef Lübken



Dipl.-Meteorologin Monika Rauthe
(e-mail: rauthe@iap-kborn.de )

Lidarmessungen von Temperaturen und Schwerewellen zwischen 1-105 km über Kühlungsborn (54°N, 12°O)

Die in dieser Arbeit mit zwei Lidars durchgeführten Temperaturmessungen in Kühlungsborn (54°N, 12°O) bieten erstmalig einen konsistenten Datensatz von der Troposphäre bis in die untere Thermosphäre (1-105 km). Es wurden insgesamt mehr als 230 Messnächte analysiert (2002-2006), die bis auf einige wetterbedingte Messlücken im Winter das Jahr sehr gut abdecken. Dies ermöglichte die Untersuchung des Jahresgangs der Temperaturen und der Schwerewellenaktivität.

Der Jahresgang der Temperaturen zeigt grundsätzlich eine gute Übereinstimmung mit anderen Datensätzen. Die Abweichungen sind im Winter am größten wegen auftretender stratosphärischer Erwärmungen und damit einhergehenden mesosphärischen Abkühlungen. Die Ergebnisse der harmonischen Analyse spiegeln die Originaldaten ohne größere Inhomogenitäten sehr gut wieder. Bei der Analyse der Schwerewellenaktivität hat sich herausgestellt, dass die dominierenden vertikalen Wellenlängen keine saisonalen Variationen zeigen. Im Gegensatz dazu ist in den Temperaturfluktuationen eine eindeutige jährliche Variation mit Maximum im Winter zu finden. Dieser Jahresgang ist bei etwa 60 km am stärksten und weist im Winter mehr als doppelt so große Temperaturfluktuationen als im Sommer auf. Dabei hat sich herausgestellt, dass neben der unterschiedlichen Windfilterung weitere Aspekte, wie Dichte- und Temperaturhintergrund und die Dämpfung der Wellen eine wichtige Rolle für die Ausprägung der saisonale Variation der Schwerewellenaktivität spielen.

Die Überlagerung der Wellen und der Einfluss der Hintergrundfelder ist mit Hilfe einer linearen Schwerewellensimulation näher untersucht worden. Es wurde gezeigt, dass zwar nur wenige Moden die Wellenstrukturen dominieren, dass aber zur Generierung der beobachteten klaren Strukturen in der Simulation mehrere hundert Wellen notwendig sind. Die Bedeutung der Hintergrundfelder (Dichte, Temperatur und Wind) für das Winter-Sommer-Verhältnis der Temperaturfluktuationen und für die Ausbreitung der Wellen konnte mit der Simulation untermauert werden. Die Quelle spielt hingegen eine untergeordnete Rolle für das Winter-Sommer-Verhältnis der Fluktuationen.