Gewitter erzeugt Wellen im Airglow

[Martin Hahn]

http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=79817

[MathiasFleischer]

Soweit meine Englishkenntnise reichen, wird dort aber nicht erklaert
inwieweit das Gewitter zum Airglow betraegt oder?
Oder hab ich das uebersehen?

MfG
Mathias

[Alexander Haußmann]

Hallo allerseits,

also ich finds auch beeindruckend und überraschend, dass sich ein Gewitter in der Troposphäre so stark und weit nach oben auswirkt (also bis in acht- bzw. neunfache Höhe). Aber die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Atmosphärenstockwerken sind ja immer noch nicht wirklich verstanden.

Viele Grüße,
Alex

[Martin Hahn]

Hast recht, Mathias, erklären können die Forscher das Phänomen nicht; sie waen selbst überrascht von den Aufnahmen und dachten, da ist was mit der Kamera kaputt. Bin mal gespannt, ob zu dem Thema in Zukunft Forschungsergebnisse kommen werden - Troposphärenwolken und Airglow wohnen ja nun wahrlich nicht im selben Stockwerk.

[MathiasFleischer]

Nun ich koennte mir vorstellen, das vllt. der UVanteil der Blitze was damit zutun haben koennte?
D.h. dadurch wuerde das fuer die Kamera zu schwache Airglow noch mal
angeregt?

Was meint ihr?

MfG
Mathias

[Michael Theusner]

Hallo,

als Atmosphärenforscher kann ich euch da eine Erklärung anbieten: Das Stichwort heißt Schwerewellen. Das sind Dichteschwankungen, die sich in der Atmosphäre ausbreiten, ein völlig normaler und alltäglicher Vorgang.
Gewitter erzeugen diese oft wenn die in der Wolke aufsteigenden Luftmassen gegen die Tropopause stoßen (siehe Bild ganz unten). Diese Inversionsschicht (in der Stratosphäre nimmt die Temperatur mit der Höhe ja zu) kann dann wie eine Wasseroberfläche anfangen, Wellen zu schlagen (so als ob man da einen Stein reingeworfen hat). Diese Schwerewellen (also Dichteschwankungen) können sich aber auch durch die Atmosphäre nach oben ausbreiten, bis an den Oberrand der Mesosphäre. Dort bewirken dann die Dichteschwankungen eine Abschwächung und/oder Verstärkung des Airglows (je nachdem wo die Luftdichte gerade höher oder niedriger ist). Solche Wellen waren auch letztes Jahr bei dem großen Airglow-Ereignis im Juli hier in Deutschland zu sehen. Nur kann ich euch da nicht sagen, was dort die Wellen ausgelöst hat. Das können genauso gut Gebirge tun oder andere Vorgänge, bei denen Luftmassen gehoben werden.

Diese durch Schwerewellen erzeugten Wellen im Airglow sind schon seit Jahrzehnten bekannt und gut verstanden.

Überraschend war für die Forscher lediglich, dass der Satellitensensor den Airglow überhaupt sehen konnte. Sie konnten sich also zuerst nicht erklären woher dieses unerwartete Licht kommt und dachten deswegen, dass da etwas mit dem Sensor nicht stimmt.

Letzteres wurde zumindest im Artikel erklärt, wie die Wellen im Airglow zustande kommen aber nicht. Denn dass das durch Schwerewellen kommt, ist für die Forscher selbstverständlich und wurde deswegen wohl nicht weiter erwähnt.

Hier noch ein Link zum Thema:
http://sprg.ssl.berkeley.edu/atmos/gj_science.html

Google-Suche zum Thema gibt sehr viele Treffer:
https://www.google.de/search?q=gravity+waves+airglow

Viele Grüße,
Michael

Hier noch ein Bild, in dem Schwerewellen sehr schön an der Oberseite der riesigen Gewitterwolken des Hurrikan Gordon sichtbar sind:

Quelle: http://www.alabamawx.com/?p=7713

[Michael Theusner]

Nachtrag:

Dieses Video mit Wellen im Airglow ist sehr sehenswert, es wurde mit einer All-Sky-Kamera vom Boden aus aufgenommen. Dafür benutzt man spezielle Filter, die nur das Licht des Airglow durchlassen:
http://www.youtube.com/watch?v=f4Tt8ng6WjE

So etwas habe ich als Einzelbild auch schon einmal aufgenommen (6.8.2004):


Michael

[Martin Hahn]

Immer wieder schön, wenn man in diesem Forum wissenserweiternde Sachen lesen kann. Danke dir!

[MathiasFleischer]

Immer wieder schön, wenn man in diesem Forum wissenserweiternde Sachen lesen kann. Danke dir!

Da schliess ich mich mit an, Danke Michael :)

[Alexander Haußmann]

Hallo Michael,

auch von mir noch ein Dank für die Erklärung! Der Begriff Schwerewellen ist mir auch schonmal in älterer Literatur zu den NLC untergekommen. Ich muß aber zugeben, dass mir die Atmosphäre mit ihren Dichtevariantionen über Größenordungen immer etwas rätselhaft geblieben ist - Lichtwege in Eiskristallen oder Wassertropfen fand ich da immer "begreifbarer".

Wenn ich Dich richtig verstehe, so sind die Airglow-Bänder stets durch Schwerewellen verursacht? Kann man aus der Zugrichtung evtl. auf die Quelle bzw. den Auslöser der Wellen schließen? Am 14./15. zogen die Bänder ja nach Norden, zumindest aus mitteleuropäischer Sicht.

Viele Grüße,
Alex

[Michael Theusner]

Hallo Alex.

Wenn ich Dich richtig verstehe, so sind die Airglow-Bänder stets durch Schwerewellen verursacht? Kann man aus der Zugrichtung evtl. auf die Quelle bzw. den Auslöser der Wellen schließen? Am 14./15. zogen die Bänder ja nach Norden, zumindest aus mitteleuropäischer Sicht.

Dass das immer so ist, würde ich jetzt nicht behaupten wollen, es ist aber eine Ursache, die solche Wellenmuster erzeugt. Ein Experte bin ich für Airglow aber nicht. Beruflich hatte ich damit nämlich nicht zu tun. Deswegen habe ich mich da auch noch nicht besonderes tief gehend eingelesen. Ich kann ja hier nochmal etwas dazu schreiben, wenn ich mehr weiß.

Schwerewellen können sehr große Strecken zurück legen, weswegen sich wohl nicht klären lassen wird, wodurch die am 14./15. Juli entstanden sind. Ich vermute, dass du auf die Alpen anspielst. Bei der damaligen Wetterlage mit einer eher westlichen Strömung, würde ich das als zumindest eher unwahrscheinlich ansehen.

Viele Grüße,
Michael

[Claudia Hinz]

Hallo Michael,

Deine Erklärung ist einleuchtend, aber breiten sich die Schwerewellen nicht "nur" in der Stratosphäre und unter speziellen Bedingungen maximal bis zur Mesosphäre aus? Airglow tritt aber in der Thermosphäre auf.

Viele Grüße
Claudia

[Martin Hahn]

Am Anfang dieses Videos scheinen gravity waves auch im PL sichtbar zu sein: http://www.youtube.com/watch?v=hDpm0F4VpKY

[StefanK]

Hallo Claudia,

die Schwerewellen breiten sich bis in die untere Thermosphäre aus, wo sie gebrochen werden, weil die Luftdichte zu gering wird. In der Forschung werden die Mesosphäre und die untere Thermosphäre bereits seit längerem gemeinsam untersucht. Man spricht auch vom MLT-Bereich (Mesosphere - Lower Thermosphere). Die altbekannte Trennung in Atmosphären-Stockwerke ist durch Temperaturwechsel definiert; Schwerewellen überwinden aber diese Temperatur-Grenzschichten und verbinden so alle Höhenbereiche bis etwa 110 km. Aus dieser Sicht - wie auch bei Betrachtung der elektrischen Leitfähigkeit (Ionosphäre) - gibt es keine so scharfe Trennung der unterschiedlichen Höhenbereiche. Und wenn ich das richtig verstehe, sind vertikale Schwerewellen heute ein wesentliches - vielleicht sogar das wichtigste - Feature zum Verständnis der mittleren Atmosphäre.

Viele Grüße aus Bonn,

Stefan