Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

GRIPS misst seit 30 Jahren die Atmosphäre hoch über NRW

26.07.2010
Ungewöhnliches Jubiläum bei Atmosphärenforschern der Bergischen Universität Wuppertal: GRIPS, ein Gerät zur Messung der Temperatur in der Hochatmosphäre startete vor 30 Jahren. Damit entstand die weltweit längste und dichteste Messreihe ihrer Art. Erstaunlichstes Ergebnis nach 30 Jahren Dauermessung: In diesem Zeitraum ist der Sommer über Wuppertal um etwa drei Wochen länger geworden! Und: In der oberen Atmosphäre hat eine auffällige Veränderung der Zirkulation stattgefunden.

Das Wuppertaler GRIPS-Gerät ist heute immer noch „Stand der Technik“. Es misst hoch über Wuppertal u.a. so genannte schnelle Wellen, die in 80 bis 90 km Höhe (sog. Mesopause) mit etwa 150 km/h von Ost nach West laufen. Die Wellen haben einen zeitlichen Abstand von Wellenkamm zu Wellenkamm von zwei Tagen.

Seit drei Jahren gehört GRIPS (= GRound-based Infrared P-Branch Spectrometer) zu einem von der Welt-Meteorologie-Organisation initiierten und vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreuten Netzwerk zur Erkennung von Veränderungen in der Hochatmosphäre. Die Atmosphärenforscher unter der Leitung von Prof. Dr. Ralf Koppmann interessieren vor allem auch die Zusammenhänge mit der unteren Atmosphäre, was sehr kompliziert ist, sich aber mit aufwändigen Computermodellen untersuchen lässt.

Die „Zwei-Tage-Wellen“ werden mit Hilfe einer leuchtenden Atmosphärenschicht gemessen, die nur nachts beobachtet werden kann. Das ausgesandte Licht liegt im Infrarotbereich und kann vom menschlichen Auge nicht (mehr) erkannt werden. Das kann aber ein Infrarot-Spektrometer mit seinem sehr empfindlichen Nachweis-Detektor. Dieser wurde vor mehr als 30 Jahren in der damals von Prof. Dr. Dirk Offermann, dem Vorgänger von Prof. Koppmann, geleiteten Arbeitsgruppe entwickelt. So entstand das GRIPS-Gerät. Dass dieser Detektor bis heute auf der Höhe der Zeit ist, liegt daran, dass er mit flüssigem Stickstoff auf sehr tiefe Temperaturen gekühlt wird.

So funktioniert der GRIPS-Betrieb: Abends wird das GRIPS-Gerät angeschaltet und mit flüssigem Stickstoff befüllt. Während der Wuppertaler Nacht erfolgt die automatische Messung. Nach dem Abschalten am Morgen werden die gemessenen Daten auf ihre Qualität hin überprüft und insofern ausgewertet, als aus den Signalen die Temperatur der Atmosphäre in 87 km Höhe abgeleitet wird. Dieser Betrieb erfordert die ganze Disziplin der beteiligten Physiker, denn es wurde und wird an sieben Tagen in der Woche und in 52 Wochen des Jahres gemessen, inklusive aller Sonn- und Feiertage.

Auch bei schlechtem Wetter am Abend gibt es nachts häufig Wetterbesserungen, so dass wenigstens einige Stunden lang gemessen werden kann. So erweisen sich etwa 60 Prozent der bergischen Nächte als brauchbar, was man, so Prof. Offermann, „für das Regenloch Wuppertal nicht so ohne weiteres erwartet hätte“.

An den GRIPS-Langzeitmessungen waren ganze Generationen von Physikstudenten, Diplomanden und Doktoranden beteiligt. Dabei sind im Laufe der Jahre fünf Diplomarbeiten, zwei Doktorarbeiten und fast 40 Veröffentlichungen in internationalen Fachzeitschriften entstanden. Die zentrale Frage ist dabei heute wie vor 30 Jahren, ob es Klima-Veränderungen, wie sie am Erdboden beobachtet und diskutiert werden, auch in der Hochatmosphäre gibt.

Weltweit verfolgten Wissenschaftler mit ähnlichen Geräten die Temperaturentwicklungen der Hochatmosphäre. Die Wuppertaler Messreihe ist die bei weitem längste. Sie hat noch einen weiteren Vorteil: Sie ist „homogen“, weil während der langen Zeit weder das Messgerät noch das Messverfahren verändert wurden. Das ist für eine Langzeitreihe außerordentlich wichtig, weil sonst leicht „Brüche“ entstehen, die die Verstehbarkeit der Ergebnisse sehr erschweren. Prof. Koppmann: „Die meisten Konkurrenzgruppen haben der Versuchung nicht widerstehen können und von Zeit zu Zeit ihre Geräte ‚verbessert’. Dadurch haben sie den Wert ihrer Daten für Langzeitanalysen erheblich gemindert.“

Die Beobachtung der Temperatur der Hochatmosphäre und die Feststellung von Zunahme oder Abnahme allein erweise sich als nicht besonders erhellend, erläutert Prof. Koppmann. Das sei wie beim Fiebermessen: Wenn das Thermometer erhöhte Temperatur anzeigt, sagt das noch nichts über die Art der Krankheit aus. Stattdessen haben die Wissenschaftler deshalb nach anderen Kennzeichen einer möglichen Atmosphärenänderung gesucht. Das erste sei die „Sommerlänge“, also die Dauer vom Frühlingspunkt bis zum Herbstpunkt (definiert als der Zeitpunkt mit –75°C). Diese Sommerlänge hat in den letzten 20 Jahren kontinuierlich zugenommen, und zwar um etwa 1 Grad pro Jahr. Der Sommer über Wuppertal ist also in diesem Zeitraum um etwa drei Wochen länger geworden – ziemlich genau der Wert, den man aus Pflanzenbeobachtungen für die Zunahme der Vegetationsperiode erhält.

Das zweite Kennzeichen gewinnen die Forscher aus den Zwei-Tage-Wellen. Sie treten im Verlauf des Sommers zu drei Zeitpunkten besonders stark auf, im Frühsommer, zur Sonnenwende und im Spätsommer. Die Langzeitdaten zeigen, dass sich der Zeitabstand zwischen diesen Zeitpunkten verändert hat, und zwar hat der Abstand zwischen dem erstem und dem drittem in den vergangenen 20 Jahren um etwas mehr als 1 Tag pro Jahr zugenommen. Prof. Offermann: „Die Ähnlichkeit zur Sommerlänge ist erstaunlich. Wir interpretieren beide Ergebnisse als Anzeichen dafür, dass in der oberen Atmosphäre eine Veränderung der allgemeinen Zirkulation stattgefunden hat und noch stattfindet.“

Ein Video steht zur Verfügung unter:

http://www.atmos.physik.uni-wuppertal.de/img/grips/grips-movie-original.mov
http://www.atmos.physik.uni-wuppertal.de/img/grips/grips-movie.mpg
Kontakt:
Prof. Dr. Ralf Koppmann
Telefon 0202/439-2605
Bernd Winter, Sekretariat
Telefon 0202/439-2741
em. Prof. Dr. Dirk Offermann
Telefon 0202/439-2604 oder privat 0202/31 54 43

Michael Kroemer | idw
Weitere Informationen:
http://www.atmos.physik.uni-wuppertal.de

Weitere Berichte zu: GRIPS GRIPS-Gerät Hochatmosphäre Stickstoff Temperatur Welle Wellenkamm Zirkulation

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen
26.04.2017 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

nachricht Flechten aus dem Bernsteinwald
25.04.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie