Sonnenaktivität und Dynamik der Mesosphäre und unteren Thermosphäre

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Markus Kunze; Dr. Miriam Sinnhuber
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528774615

Die Region der Mesosphäre und unteren Thermosphäre (MLT) erstreckt sich innerhalb der Atmosphäre in einer Höhe von 50 bis 150 km. Sie wird von oben durch solare UV/EUV-Strahlung und energiereiche Teilchen sowie von unten durch atmosphärische Wellen beeinflusst. Die MLT-Region ist damit eine Schnittstelle, um Sonnenenergie in die Atmosphäre und die durch atmosphärische Wellen und Gezeiten transportierte Energie in die Thermosphäre/Ionosphäre zu koppeln. Dort brechen sich schließlich nach oben ausbreitende Schwerewellen und lösen sich auf. Auf diese Weise treibt ihre Impulsflussdivergenz in der MLT die mittlere meridionale Zirkulation an, beeinflusst aber auch die thermische Struktur. Diese dynamische Rückkopplung beeinflusst wiederum die zonale Windstruktur der MLT und beeinflusst die Filterbedingungen für sich nach oben ausbreitende Wellen, die im unteren Teil der Atmosphäre erzeugt werden. Das Energiebudget der MLT-Region ist komplex und besteht aus solarer Strahlungserwärmung durch N2, O2, O und O3 im UV/EUV-Spektralbereich und IR-Strahlungskühlung durch CO2 und NO, chemische Erwärmung durch exotherme chemische Reaktionen und Joulesche Erwärmung durch die ionosphärischen Ströme, sowie Dissipation. Die meisten dieser Terme werden durch kurzfristige solare Variabilität beeinflusst, entweder direkt oder durch chemisch-dynamische Rückkopplungen. In dem vorgeschlagenen Projekt werden wir den Einfluss kurzfristiger solarer Variabilität durch solare Flares im extremen UV, geomagnetische Stürme und solare Protonenereignisse auf die Zusammensetzung, den Energiehaushalt, die Ausbreitung und Dissipation von Schwerewellen, die Temperatur und die Zirkulation der MLT-Region untersuchen anhand von dedizierten Modellexperimenten mit dem hochauflösenden High-Top-Chemie-Klima-Modell UA-ICON-MECCA. Mit dieser detaillierten Analyse werden wir dazu beitragen eine Lücke in unserem Verständnis des Energiehaushalts der Übergangsregion zwischen unserer Atmosphäre und dem Weltraum zu füllen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Kooperationspartner: Dr. Bernd Funke
• Mitverantwortlich: Dr. Jan Maik Wissing