Kategorie: Institut für Physik

Wind and Temperature Measurements by Doppler Lidar in the Arctic Middle Atmosphere

Wind and temperature measurements are fundamental for a comprehensive understanding of atmospheric dynamics. Especially the propagation of atmospheric waves strongly depends on the background wind field, which thus influences the coupling of atmospheric layers. The lidar technique allows wind and temperature measurements in the whole middle atmosphere with high vertical and temporal resolution. The wind retrieval relies on measuring the tiny Doppler shift of light that is backscattered by moving air particles. This thesis introduces in detail the wind retrieval method and its validation, and presents wind results from the winter seasons of the years 2009 to 2012. The measured winds and temperatures reveal large variability, from year to year and within single months. On short time scales winds and temperatures are disturbed by gravity waves.

Wind- und Temperaturmessungen sind für ein umfassendes Verständnis der Dynamik der Atmosphäre fundamental. Besonders die Ausbreitung atmosphärischer Wellen hängt stark vom Hintergundwind ab, welcher somit die Kopplung atmosphärischer Schichten beeinflusst. Die Lidar-Technik erlaubt Wind- und Temperaturmessungen mit hoher vertikaler und zeitlicher Auflösung in der gesamten mittleren Atmosphäre. Die Windbestimmung beruht auf der Messung der sehr kleinen Doppler-Verschiebung, die Licht erfährt, das an sich bewegenden Luftteilchen rückgestreut wird. Diese Dissertation beschreibt detailliert das Verfahren zur Windbestimmung und dessen Validierung und stellt Windmessungen aus den Wintern 2009 bis 2012 vor. Die gemessenen Winde und Temperaturen zeigen große Variabilität, sowohl von Jahr zu Jahr als auch innerhalb einzelner Monate. Auf kurzen Zeitskalen werden Wind und Temperatur von Schwerewellen gestört.