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Fernerkundung am Rande zum Weltraum/ Remote sensing at the edge of space

Kolloquium der Abteilung 7

Der Bereich der Atmosphäre oberhalb von ca. 40 km wurde lange Zeit in Fachkreisen scherzhaft auch als „Ignorosphäre“ bezeichnet. Grund dafür war die schlechte Zugänglichkeit für Messsysteme.

Eine vergleichsweise lange verfügbare und anfangs rein bodengebundene Technik ist die Messung der Infrarotstrahlung des atmosphärischen Luftleuchtens (engl. Airglow), die u.a. von angeregtem Hydroxyl (OH) emittiert wird. Der OH-Airglow bildet eine Schicht mit einem Schwerpunkt in ca. 87 km Höhe und einer Halbwertsbreite von ca. 8 km. Die Intensität dieser Strahlung wird wesentlich durch die atmosphärische Dynamik moduliert und unter bestimmten Voraussetzungen lassen sich aus spektral aufgelösten Messungen Temperaturen ableiten.

Die technischen Fortschritte der letzten Jahre erlaubten signifikante Verbesserungen im Bereich der Auflösung (zeitlich und räumlich), der Gerätedimension und der Kühlung. Dies ermöglicht unüberwachte operationelle bodengebundene Messungen, aber auch den flugzeug- oder satellitenbasierten Einsatz.

Im Fokus des Vortrages steht die Verwendung dieser Messungen zur Analyse atmosphärischer Bewegungsvorgänge. Diese sind stark durch Wellen auf verschiedenen Skalen beeinflusst, die Energie und Impuls durch die Atmosphäre transportieren und so zu einer Umverteilung dieser Größen und zur Kopplung der verschiedenen Atmosphärenschichten führen. Neben grundlagenwissenschaftlichen Aspekten (wie z.B. Turbulenz) wird auch der Bereich der anwendungsorientierten Forschung im Kontext Naturgefahren adressiert.

 

For a long time, the area of the atmosphere above about 40 km height was jokingly referred to as the "ignorosphere". The reason for this was the poor accessibility for measuring systems.

A technique that has been available for a relatively long time and was initially purely ground-based is the measurement of the infrared radiation of the atmospheric airglow, which is emitted by excited hydroxyl (OH) molecules amongst others. The OH airglow forms a layer with a centroid height at an altitude of about 87 km and a full width at half maximum of about 8 km. The intensity of this radiation is essentially modulated by atmospheric dynamics and under certain conditions temperatures can be derived from spectrally resolved measurements.

Technical advances in recent years have allowed significant improvements in resolution (temporal and spatial), instrument dimensions and cooling. This enables unsupervised operational ground-based measurements, but also airborne or satellite-based deployment.

The talk will focus on the use of these measurements to analyse atmospheric dynamics. It is strongly influenced by waves on different scales, which transport energy and momentum through the atmosphere and thus lead to a redistribution of these quantities and to the coupling of the different atmospheric layers. In addition to fundamental science aspects (such as turbulence), the area of application-oriented research in the context of natural hazards is addressed.