Dynamik mesosphärischer Metallschichten

• Antragsteller: Dr. Timo Pascal Viehl
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung in 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406909030

In der Region der oberen Mesosphäre und unteren Thermosphäre (upper Mesosphere and Lower Thermosphere, MLT) zwischen etwa 70 km und 120 km Höhe findet eine Reihe einzigartiger physikalischer und chemischer Prozesse statt. Dort herrschen beispielsweise die niedrigsten Temperaturen der Atmosphäre, Meteore verdampfen und erzeugen dadurch Metallschichten, und die höchsten Wolken der Atmosphäre (Leuchtende Nachtwolken), die als Indikatoren des anthropogenen Klimawandels diskutiert werden, treten dort auf. Die Dynamik der MLT ist noch nicht vollständig verstanden, kann aber wichtige Einblicke in das gesamte System der Erdatmosphäre liefern - insbesondere durch ein besseres Verständnis atmosphärischer Schwerewellen, die in signifikantem Maße an Impuls und Energie deponieren und verschiedene atmosphärische Schichten koppeln können.Eine besondere Herausforderung sind genauen Messungen in diesem entlegenen Höhenbereich, vor allem auf kurzen Zeitskalen. Neuere Entwicklungen der Lidar-Technologie erlauben es, dynamische Prozesse in mesosphärischen Metallschichten zu beobachten, die in der MLT kontinuierlich vorhanden sind. Diese Metallschichten unterliegen jedoch einer Vielzahl temperaturabhängiger chemischer Reaktionen und sind daher keine passiven Tracer für dynamische Prozesse.Das Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss dynamischer Prozesse auf mesosphärische Metallschichten im Höhenbereich zwischen 70 km und 120 km quantitativ zu untersuchen und das Verhalten vor allem auf kurzen Zeitskalen zu verstehen. Mit den Parametern, die aus einem neu entwickelten atmosphärischen Chemie-Modell gewonnen werden, können dann dynamische Prozesse wie beispielsweise Schwerewellen oder Gezeiten aus Lidarbeobachtungen von Metallschichten extrahiert werden. Dadurch wird es möglich, dass vorhandenen Beobachtungen von Metallatomdichten für die Analyse verschiedenere dynamischer Phänomene auf bisher unerreichten Zeitskalen verwendet werden können.Dieses Ziel wird erreicht werden, indem a) der Einfluss der Atmosphärendynamik auf mesosphärische Metallschichten in einem neuen und verbesserten Metallchemiemodell untersucht wird, b) dieses Metallchemiemodell mit einem hochaufgelösten Atmosphärendynamikmodell gekoppelt wird und c) die Modellresultate mit vorhandenen Datensätzen von Metallschicht-Lidar-Beobachtungen verglichen werden. Die zu erwartenden Resultate sind von hoher Wichtigkeit für ein besseres Verständnis der MLT Region und ihre Rolle der globalen Atmosphäre.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, USA
• Kooperationspartner: Dr. Wuhu Feng; Dr. Daniel Marsh; Professor Dr. John M.C. Plane