Seit Januar 2009 wird im Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des DLR in Oberpfaffenhofen routinemäßig die Temperatur in der Mesopausenregion beobachtet. Mit dem Infrarot-Spektrometer GRIPS 6 wird jede Nacht vollautomatisch die emittierte Strahlung aus etwa 87 km Höhe gemessen. In diesem Höhenbereich befindet sich die Schicht des atmosphärischen Luftleuchtens, die sog. Airglow-Schicht. GRIPS 6 ist Teil des vom DFD koordinierten internationalen Messnetzes NDMC (Network for the Detection of Mesopause Change), das sich die Beobachtung von Klimasignalen in diesem Höhenbereich zur Aufgabe gemacht hat. Die erhobenen Daten des GRIPS 6 fließen in das Archiv des Weltdatenzentrums für Fernerkundung der Atmosphäre (WDC-RSAT), das dem NDMC als Daten- und Kommunikationsplattform dient. Die gemessenen Temperaturen werden nach jeder Nachtmessung und damit in naher Echtzeit als Quicklooks auf der Webseite des NDMC dargestellt (siehe Abb. 2).
Abb. 2: Das Quicklook zeigt im oberen Bild die von GRIPS 6 gemessenen OH-Temperaturen der letzten Nacht.
Darunter sind die gemessenen Strahlungsintensitäten der gemessenen Emissionslinien sowie die Beleuchtungsstärke des leistungsstarken Halbleiter-Detektors dargestellt. Die Quicklooks können in naher Echtzeit von der NDMC Webseite heruntergeladen werden (siehe Link)
Für die Messung der Temperatur in der Mesopausenregion wird der Umstand ausgenutzt, dass in diesem Höhenbereich eine Schicht von angeregten Hydroxyl-Molekülen (OH*) mit einer vertikalen Ausdehnung von etwa 8 km existiert, die ihren Schwerpunkt bei etwa 87 km hat. Die photochemische Anregung der OH-Moleküle erfolgt bei der Bildung durch die exotherme Reaktion von Ozon und atomarem Wasserstoff. Anschließend senden diese Moleküle im nahen infraroten Wellenlängenbereich Strahlung aus, die von dem bodengebundenen Infrarot-Spektrometer GRIPS 6 (GRound-based Infrared P-branch Spectrometer) in Oberpfaffenhofen mit großer Präzision gemessen werden kann. Über eine geeignete Verhältnisbildung der Strahlungsintensitäten der vermessenen Emissionslinien kann mit hoher Genauigkeit auf die Temperatur in diesem Höhenbereich geschlossen werden.
Das DLR-DFD betreibt derzeit neben dem GRIPS 6 Instrument in Oberpfaffenhofen ein weiteres Messsystem in der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) auf der Zugspitze. Die GRIPS Instrumente des DLR-DFD sind dabei eingebunden in das internationale globale Messnetz NDMC, das derzeit aus 49 Messstationen weltweit besteht. NDMC ist auf Initiative des DLR-DFD 2007 gegründet worden und wird seitdem von DLR-DFD in Zusammenarbeit mit der argentinischen Organisation CONICET koordiniert. NDMC ist ein globales Programm zur Förderung der internationalen Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Einrichtungen mit dem vorrangigen Ziel der frühen Erkennung von Klimasignalen, beispielsweise zur Überprüfung der Wirksamkeit des Kyoto-Protokolls. Klimasignale sollten in diesem Höhenbereich der Atmosphäre aufgrund der geringen Luftdichte und des sehr effektiven Prozesses der Strahlungskühlung („cooling-to-space effect“) besonders ausgeprägt sein und damit früher statistisch signifikant nachgewiesen werden können. Weitere Ziele des Netzwerkes sind die Validierung satellitengestützter Messungen, die Untersuchung einer Vielzahl grundlagenwissenschaftlicher Fragestellungen, wie z.B. Analyse kleinskaliger Strömungssysteme zur Verbesserung der Prognosegüte von Klimamodellen, sowie das Verständnis der Sonne-Erde-Wechselwirkung und die gemeinsame Technologieentwicklung.
