FWF - Dust and Oxygen - Neue Akteure der Mesosphäre: Staub und atomarer Sauerstoff

Die Mesosphäre ist ein sehr komplexes Gebiet der Hochatmosphäre, insbesondere die Ionenchemie ist detailreicher als die in höheren Schichten, wie der Thermosphäre bzw. der E- und F-Schicht der Ionosphäre. Heutige theoretische Modelle berücksichtigen nicht nur die Gaschemie, sondern auch den Transport von atmosphärischen Bestandteile inklusive Staub meteorischen Ursprungs. In situ Messungen aus jüngerer Zeit haben die Bedeutung des offensichtlich allgegenwärtigen Staubs für das Plasmagleichgewicht gezeigt, aber nach Modellrechnungen kann man auch mit einem Einfluß auf die Neutralchemie rechnen. Heutige Atmosphärenmodell sind besser als die ihnen zugrunde liegenden Annahmen, d.h. daß viele der benötigten Parameter entweder nicht oder nur vage bekannt sind. Viele werden nur angenommen oder basieren auf sporadischen oder unzuverläßlichen Messungen. Insbesondere sind Turbulenz, atomarer Sauerstoff oder (Meteor-)Staub wichtig; diese Parameter sind wegen der Schwierigkeiten der in situ Messungen in einer relativ dichten Hintergrundatmosphäre nur schwer verläßlich meßbar. Messungen vom Boden oder von Satelliten haben üblicherweise nicht die benötigte Höhenauflösung, oder stellen Mittelwert über größere Gebiete dar. Um diesem Mißstand beizukommen sind vier Raketenflüge geplant, die mit Hilfe von verschiedenen Geräten verschiedener Forschungsinstitute Daten über Meteorstaub mit noch nie dagewesener Genauigkeit und Auflösung der Masse und der Ladung liefern werden. Diese Flüge mit internationale Partner aus Deutschland, Norwegen, Schweden und den USA werden von Nordskandinavien aus durchgeführt. Ein anderer wichtiger Parameter ist atomarer Sauerstoff, der in der Mesosphäre nur sehr schwierig zu messen ist. Mehrere neuartigen Meßgeräten werden in zwei Flügen zu unterschiedlichen geophysikalischen Bedingungen deren Konzentration messen. Die Ergebnisse werden realistische Werte für Atmosphärenmodelle sein und helfen, Schwächen in der den Modellen zugrunde liegenden Annahmen zu erkennen. Ein besserer Einblick in die Prozesse, die zu Radarechos der polaren Mesosphäre und zur Bildung nachtleuchtender Wolken führen, wird es erlauben solche Bodenmessungen als Messung der Hochatmosphäre, insbesondere der Temperatur, zu verstehen. Wenn auch nur sporadisch wurden nachtleuchtende Wolken über 100 Jahre beobachtet und können als Ersatz für Temperaturmessungen dienen. Weiters stellen die vorgesehenen Plasmamessungen eine wesentliche Erweiterung der Datensätze dar, auf denen verschiedene empirische Modelle von Ionosphärenparametern beruhen.