Analyse von Schwerewellen mittels Bilddaten des OH- und des O2-Nachtleuchtens

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist eine vergleichende Untersuchung atmosphärischer Schwerewellen aus der MLT-Region. Es wurden ca. 60.000 Schwerewellensignaturen aus der OH*- und 32.000 Schwerewellensignaturen aus der O2*-Airglow-Schicht im Hinblick auf die zeitabhängige Datenverteilung, auf die horizontale Ausbreitungsrichtung mit 180-Grad-Doppeldeutigkeit und die horizontale Wellenlänge analysiert. Die Airglow-Aufnahmen wurden im Vorfeld dieser Arbeit an der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus durch das bildgebende BAIER-Messsystem (Bavarian-Airglow-Imager) erstellt. Es wurde eine erhöhte Anzahl an Schwerewellen-Signaturen im Winter 2016/2017 gemessen, die mit den Witterungsverhältnissen an der Zugspitze in Zusammenhang stehen könnte. 93 % der analysierten Schwerewellensignaturen wurden im Winterhalbjahr im Zeitraum von Oktober bis März aufgezeichnet. 7 % der Signaturen datieren aus den Sommermonaten April bis September. Die im Vergleich zu den Sommermonaten hohe Zahl an Schwerewellensignaturen in den Wintermonaten ist durch die längere Nachtdauer im Winter sowie durch die erhöhte Sichtbarkeit der Milchstraße in den Airglow-Aufnahmen in den Sommermonaten bedingt. Die relative Häufigkeitsverteilung der Signaturen zeigt, dass 11 % mehr Schwerewellen im Sommerhalbjahr und 6 % mehr Schwerewellen im Winterhalbjahr in der OH*-Airglow-Schicht auftreten als in der O2*-Airglow-Schicht. Alle Beobachtungsmonate zeigen eine höhere relative Häufigkeit der OH*-Schwerewellen als der O2*-Schwerewellen, wobei sich das Verhältnis im Sommerhalbjahr zugunsten der Schwerewellen aus der OH*-Airglow-Schicht verschiebt. Diese Tendenz könnte durch die saisonal variable Höhe des Wellenbrechens mit tendenziell niedrigerer Höhe im Winterhalbjahr beeinflusst sein. Der Effekt der Windfilterung auf die horizontale Ausbreitungsrichtung mit 180-Grad-Doppeldeutigkeit zeigt sich in beiden AirglowSchichten. Wellen mit horizontaler Wellenlänge von weniger als 15 km zeigen in der OH*- Airglow-Schicht eine annähernd isotrope Verteilung in der horizontalen Ausbreitungsrichtung, die in Zusammenhang mit der Existenz von Ripples stehen könnte. Die Analyse zeitabhängiger Wellenparameter durch Gruppierung zu Wellenereignissen war unter den gegebenen Messbedingungen nicht möglich. Es empfiehlt sich eine Reduktion der beobachteten Spektralbereiche sowie eine Verlängerung der entsprechenden Integrationszeiten.