Globale Beobachtung von sporadischen E-Schichten in der Ionosphäre und ihre Verbindung zu atmosphärischen und ionosphärischen Phänomenen

Das Projekt wird von der DFG im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1788 „DynamicEarth” gefördert. http://www.spp-dynamicearth.de.

Für die Dynamik der oberen Atmosphäre der Erde spielen Kopplungsprozesse zwischen den verschiedenen Schichten der neutralen Atmosphäre und Ionosphäre eine wichtige Rolle. Mit Hilfe genauer Messungen von niedrig fliegender Satelliten z.B. der Massendichte, der zonalen Winde oder auch von Elektronendichteprofilen haben wurden in den letzten Jahren Fortschritte beim Erfassen und Verstehen der Kopplungsmechanismen gemacht.

Im Rahmen dieses Projekts soll der Fokus auf der Beobachtung sporadischer E-Schichten liegen. So sollen sowohl deren Auftretenshäufigkeit als auch ihre Eigenschaften aus GPS-Radiookkultationsdaten der Satelliten CHAMP, GRACE, TerraSAR-X, TanDEM-X und FORMOSAT-3/COSMIC erfasst werden. Seit dem Start des Satelliten CHAMP im Jahr 2000, wurden kontinuierlich Radiookkultationsdaten aufgezeichnet. Inzwischen sind mehr als fünf Millionen Profile verfügbar. Das ermöglicht sowohl die Eigenschaften der sporadischen E-Schichten auf globaler Skala zu untersuchen als auch mögliche statistische Trends in der inzwischen 15 Jahre dauernden Zeitreihe zu entschlüsseln.

Bisher existieren nur Daten zur Häufigkeit der sporadischen E-Schichten aus Radiookkultationsprofilen. Diese Datenbasis soll nun erstmalig um Informationen der Intensität der einzelnen Schichten erweitert werden. Die neuen Informationen über Eigenschaften der sporadischen E-Schichten können sowohl dazu genutzt werden, das Verhalten der Störungen selbst statistisch zu untersuchen, als auch um nach Parametern zu suchen, die die Entstehung der sporadischen E-Schichten beeinflussen, wie beispielsweise der Einfluss des Erdmagnetfeldes oder vertikale Windscherungen, die von den atmosphärischen Gezeiten verursacht werden. Außerdem soll untersucht werden, ob die Stärke der sporadischen E-Schichten vom Solarzyklus oder von der Menge der Meteore abhängt oder ob es Kopplungen zu anderen Phänomenen der Ionosphäre gibt.

Arras, C., J. Wickert, C. Jacobi, S. Heise, G. Beyerle, and T. Schmidt (2008): A global climatology of ionospheric irregularities derived from GPS radio occultation, Geophys. Res. Lett., 35, L14,809, doi:10.1029/2008GL034158.

Arras, C., C. Jacobi, and J. Wickert (2009): Semidiurnal tidal signature in sporadic E occurrence rates derived from GPS radio occultation measurements at higher midlatitudes, Ann. Geophys., 27, 2555–2563.

Arras, C., C. Jacobi, J. Wickert, S. Heise, and T. Schmidt (2010): Sporadic E signatures revealed from multi-satellite radio occultation measurements, Adv. in Radio Sci., 8, 225–230, doi:10.5194/ars-8-225-2010. 

Arras, C. (2010): A global Survey of Sporadic E Layers based on GPS Radio Occultations by CHAMP, GRACE and FORMOSAT-3/COSMIC, PhD thesis, University of Leipzig.

Arras, C., J. Wickert, C. Jacobi, G. Beyerle, S. Heise, and T. Schmidt (2012): Global sporadic E layer characteristics obtained from GPS radio occultation measurements, Springer, F.-J. Lübken, Dordrecht, The Netherlands.

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