Beobachtungen von Meteor Smoke Partikel in der mittleren Atmosphäre mit einer neuartigen Lidar-Methode.

• Antragsteller: Dr. Gerd Baumgarten; Professor Christian von Savigny, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516357253

Meteor Smoke Partikel (MSP) werden durch Rekondensation von extraterrestrischem Material beim Eintritt von Meteoroiden in die Atmosphäre gebildet. Sie sind von entscheidender Bedeutung für die Entstehung leuchtender Nachtwolken (NLCs), da sie dort als Nukleationskeime fungieren. Sie unterliegen der Sedimentation/Advektion und sinken hauptsächlich in den Polarwirbeln in niedrigere Höhen ab, so dass sie auch in stratosphärischen Sulfatpartikeln vorkommen. Trotz der hohen Bedeutung von MSPs für die Physik & Chemie der Stratosphäre sind viele Aspekte von MSPs nicht bzw. unzureichend verstanden. Der Grund liegt in der extrem schwierigen Detektion der MSPs. Mittels Lidar-Messungen sind MSPs schwer zu erkennen, da das Verhältnis von Aerosol zu Rayleigh-Rückstreusignal nur etwa 〖10〗^(-3) beträgt. In Satellitenmessungen sind MSPs ebenfalls schwer zu erkennen, da die Untersuchung möglicher MSP-Signaturen in Satellitenmessungen immer noch mehrdeutig ist. Das wissenschaftliche Ziel des Antrags ist die Erforschung der räumlichen und jahreszeitlichen Existenz von MSPs und deren Abgrenzung zur Junge-Schicht mit einem neuartigen Lidar-Verfahren in Kombination mit verfügbaren Satellitenmessungen. Dafür verfügt das Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) sowie die Universität Greifswald (UG) über eine hervorragende Expertise. Das IAP ist eines der weltweit wenigen Institute im Bereich der Lidar-Technologie für die Erforschung der mittleren Atmosphäre und damit eines der führenden Forschungsinstitute, die Temperatur-, Wind-, Turbulenz- und Aerosolmessungen im Höhenbereich von ca. 10 bis 100 km durchführen. Die UG hat mit Prof. von Savigny mehr als 20 Jahre Erfahrung bezüglich mittelatmosphärischer Aerosole aus passiven Satellitenmessungen. Der Antrag ist in 4 Themen separiert: (1) Die MSP-Identifizierung in einzigartigen Lidar-Messungen stratosphärischer Aerosole in hohen Breiten. Dazu verwenden wir vorhandene Messungen aus Davis (69° S) und Norwegen (69° N). Mit diesen Aerosolmessungen oberhalb der Junge-Schicht in einem bisher mit Lidar nicht zugänglichen Höhenbereich untersuchen wir das Absinken von MSPs innerhalb des Polarwirbels. (2) Wir überprüfen, ob MSPs in früheren und aktuellen Satellitenmessungen beobachtbar sind und diese mit Lidar-Beobachtungen übereinstimmen. (3) Wir verbessern die Empfindlichkeit der Lidar-Messungen signifikant. Dazu werden MSPs in der oberen Stratosphäre, unteren Mesosphäre mit dem neuartigen Lidarsystem VAHCOLI detektiert. Zusätzlich führen wir Depolarisationsmessungen zur Charakterisierung der Partikelform durch. Wir vergleichen neue VAHCOLI-Messungen mit einer etablierten Methode der stratosphärischen Aerosolbeobachtung (ALOMAR-Mehrfarben-Lidar, IAP), die Partikelgröße und Anzahldichte liefert. (4) Wir testen die Fähigkeit des WACCM-Modells, die Beobachtung und Charakterisierung der MSP-Eigenschaften zu reproduzieren, indem wir alle verfügbaren Messungen mit Modellsimulationen saisonal vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortlich: Dr. Josef Höffner
• Kooperationspartner: Professor Dr. John M.C. Plane