Die Texte auf dieser Seite und den untergeordneten Seiten sind Auszüge aus meiner Diplomarbeit [Wong, S., Temperatur- und Windmessungen in der polaren Mesosphäre während der TRAMP/Temperature-Kampagne, Diplomarbeit, Universität Bonn, 1998, BONN-IB-98-15.].

Einleitung
Der Einfluss des Menschen auf die Umwelt und insbesondere auf die Atmosphäre ist in den letzten Jahren verstärkt Gegenstand des öffentlichen Interesses geworden. Begriffe wie das "Ozonloch" und "Treibhauseffekt" sind dabei zu Schlagworten geworden. Diese Phänomene treten im Bereich der Troposphäre und Stratosphäre auf. Doch auch in größeren Höhen gibt es Phänomene, die die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit erregt haben. Im Zusammenhang mit Beobachtungen von nachtleuchtenden Wolken wird ebenfalls über globale Veränderungen diskutiert. Um solch globale Veränderungen zu verstehen, muss die Untersuchung der Atmosphäre auch auf größere Höhen ausgedehnt werden.

Das Thema

Während der TRAMP/Temperature Kampagne, die von Juli bis September 1997 auf der Insel Andøya (69°N, 16°E) in Nordnorwegen stattfand, wurden raketengetragene Messungen von Temperaturen und Winden in der Mesosphäre durchgeführt. Diese Daten leisten einen Beitrag zum besseren Verständnis von Phänomenen wie Nachtleuchtenden Wolken (englisch: noctilucent clouds -NLC), und polaren mesosphärischen Sommer Echos (PMSE), und ihrer Verbindung zum Jahresgang der  Temperatur in der Mesosphärenregion.

Das Experiment

Bei der Durchführung der Messungen in Nordnorwegen wurden meteorologische Raketen eingesetzt, deren Nutzlastspitze Fallende Kugeln, bzw. Folienwolken enthielt (Fallende Kugeln und Folienwolken werden im nachfolgenden Text vereinfachend als Nutzlasten bezeichnet). Die jeweiligen Nutzlasten werden mit Hilfe einer Rakete auf ca. 115, bzw. 100 km Höhe gebracht und dort ausgeworfen. Die Nutzlast wird durch die Dichte der Atmosphäre gebremst und durch Winde abgelenkt. Die daraus resultierende Bahn der Nutzlast wird durch ein Präzisionsradar ( AN/MPS-36) vermessen.

Fallende Kugeln bestehen aus metallisiertem Kunststoff, wiegen etwa 150 g und haben ca. 1 m Durchmesser. Ihre Trajektorie liefert Informationen über Dichte, Temperatur und horizontale Winde. Die Folienwolken, auch Chaff genannt, bestehen aus einigen tausend Folienabschnitten der selben Art, die jedoch noch leichter sind (wenige Gramm pro Quadratmeter) und daher verhältnismäßig langsam durch die Atmosphäre driften. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich die Trajektorie der Wolke zur Bestimmung nicht nur der horizontalen, sondern auch der vertikalen Winde. Die einzelnen Folien haben eine Größe von 1 x 2,5 cm.

Zusammenfassung

Die Flüge während TRAMP/Temperature sind die ersten in-situ Messungen in der Übergangszeit vom Sommer zum Winter. Im ersten Teil der Diplomarbeit werden die Technik der Fallenden Kugeln und Chaff (Folienwolken) zur Messung von Dichte, Temperaturen und Winden in der Mesosphäre beschrieben. Dies beinhaltet eine Diskussion des theoretischen Hintergrundes und der Datenverarbeitung mit dem HIROBIN Programm, genauso wie die Untersuchung des Einflusses der verschiedenen Parameter-Einstellungen und der Referenz-Atmosphären auf die experimentellen Ergebnisse. Die Ergebnisse von 14 erfolgreichen Fallenden Kugeln Flügen werden vorgestellt. Es wurde festgestellt, dass der Übergang der Temperaturstruktur vom Sommer zum Winter Mitte August stattfand. Dies stimmt mit dem Verschwinden der NLCs und PMSEs überein, das mit dem Aufwärmen der Mesopause erklärt wird, was die Bildung von Eisteilchen verhindert. Die ersten Ergebnisse von vier Chaff Experimenten werden vorgestellt und mit Windmessungen verglichen, die sowohl mit Fallenden Kugeln als auch mit verschiedenen Radars (siehe Links) gewonnen wurden.

Übrigens: im Fotoalbum gibt es auch eine Seite mit Bildern von der Kampagne.

Download

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Links

• Meine damalige Arbeitsgruppe, mittlerweile am Leibnitz-Institut für Atmosphärenphysik
• Andøya Rocket Range, Standort der TRAMP/Temperature Kampagne
• Mobile Raketen Basis (MORABA) des DLR, Betreiber des AN/MPS-36 Radars
• Max-Planck-Institutes für Aeronomie, Betreiber des Mobile SOUSY VHF Radars
• ALOMAR Observatoriums:
  • Das Alomar RMR Lidar
  • Das Andenes MF Radar
• The Instruments of Meteorology von W. K. Hocking