OHcycle
Charakterisierung der Variabilität von OH* Emissionshöhen und Mesopausentemperaturen während des letzten solaren Zyklus
Zusammenfassung:
Das Projekt verfolgt zwei Hauptziele. Erstens soll die zeitliche und räumliche Variabilität der OH-Meinel-Emissionen und deren Höhe auf Zeitskalen von Tagen bis zu einem Jahrzehnt untersucht und quantifiziert werden. Zweitens sollen - basierend auf den existierenden Satellitendatensätzen - Temperaturtrends sowie Sonnenzyklusvariation (11-Jahre & 27-Tage) in Mesopausentemperaturen untersucht werden. Eine genaue Charakterisierung der Variabilität der OH-Emissionshöhe ist von großer Bedeutung für die Interpretation bodengestützter Messungen von OH-Rotationstemperaturen. Diese Messungen werden gegenwärtig weltweit an mehr als 50 Messstationen durchgeführt und einige der existierenden Zeitserien decken Zeiträume von mehreren Dekaden ab. Eine gleichzeitige Messung des OH-Emissionsratenprofils ist vom Boden aus nicht möglich. Dieses wäre aber für die korrekte Interpretation der Temperaturmessungen erforderlich. Im Rahmen dieses Projekts werden insbesondere Messungen des SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHartographY) Instruments auf dem europäischen Umweltforschungssatelliten Envisat verwendet. SCIAMACHY erlaubt die Ableitung sowohl der Emissionsratenprofile verschiedener OH-Meinel-Banden als auch die Bestimmung von OH(3-1) Rotationstemperaturen. Im Vordergrund der Untersuchungen zur Quantifizierung der Variabilität der OH-Emissionshöhe stehen saisonale Einflüsse (und deren Ursachen), QBO-Effekte, Einflüsse der solaren Zyklen und solarer Protonen-Ereignisse (SPE), sowie mögliche Signaturen der lunaren Gezeit auf die OH-Emissionen. Darüber hinaus soll ein empirisches Modell bereitgestellt werden, welches die Abschätzung der OH-Emissionshöhe und deren Variabilität aus bodengestützten Messungen von OH-Emissionsraten ermöglicht. Ein Schwerpunkt der Analyse der Satelliten-gestützten Temperaturmessungen wird auf dem solaren 27-Tage-Zyklus liegen. Dessen Existenz wurde in Temperaturen der mittleren Atmosphäre bereits nachgewiesen, aber viel Details und die zugrundeliegenden physikalischen/chemischen Prozesse sind weitgehend unverstanden.
Projektlaufzeit: 01.09.2014 - 31.08.2017
Antragssteller:
Prof. Dr. Christian von Savigny (Institut für Physik, Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald) & Dr. Holger Winkler (Institut für Umweltphysik, Universität Bremen)
Kontakt:
Prof. Dr. Christian von Savigny, csavigny@physik.uni-greifswald.de
Dr. Holger Winkler, hwinkler@iup.physik.uni-bremen.de
Publikationen:
Kowalewski, S., von Savigny, C., Palm, M., McDade, I. C., and Notholt, J.: On the impact of the temporal variability of the collisional quenching process on the mesospheric OH emission layer: a study based on SD-WACCM4 and SABER, Atmos. Chem. Phys., 14, 10193-10210, doi:10.5194/acp-14-10193-2014, 2014.
Robert, C. E., C. von Savigny, N. Rahpoe, H. Bovensmann, J. P. Burrows, M. T. DeLand, and M. J. Schwartz, First evidence of a 27 day solar signature in noctilucent cloud occurrence frequency, J. Geophys. Res., 115, D00I12, doi:10.1029/2009JD012359, 2010.
von Savigny, C., K.-U. Eichmann, C. E. Robert, J. P. Burrows, and M. Weber, Sensitivity of equatorial mesopause temperatures to the 27-day solar cycle, Geophys. Res. Lett., 39, L21804, doi:10.1029/2012GL053563, 2012.
von Savigny, C., McDade, I. C., Eichmann, K.-U., and Burrows, J. P.: On the dependence of the OH* Meinel emission altitude on vibrational level: SCIAMACHY observations and model simulations, Atmos. Chem. Phys., 12, 8813-8828, doi:10.5194/acp-12-8813-2012, 2012.
von Savigny, C., O. Lednyts'kyy, On the relationship between atomic oxygen and vertical shifts between OH Meinel bands originating from different vibrational levels, Geophys. Res. Lett., 40(21), 5821 - 5825, 2013.
von Savigny, C., Variability of OH(3-1) emission altitude from 2003 to 2011: Long-term stability and universality of the emission rate - altitude relationship, submitted to J. Atmos. Sol.-Terr. Physics, 2014.