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Über unser Forschungsgebiet

Der Klimawandel und die damit einhergehende Erderwärmung sind seit mehreren Jahren Gegenstand intensiver Forschung. Während der menschliche Einfluss weitgehend als gesichert gilt, weisen die verwendeten Klimamodelle bei der Berücksichtigung natürlicher Prozesse weiterhin Unsicherheiten auf. Insbesondere die Kopplungsmechanismen zwischen den einzelnen atmosphärischen Schichten und solaren Einflüssen sind bisher nur unzureichend verstanden. Eine wichtige Rolle spielt hierbei der Höhenbereich zwischen etwa 10 und 110 km, welcher als mittlere Atmosphäre bezeichnet wird. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff „solare Einflüsse“ nicht nur auf das einfallende Sonnenlicht, sondern auch auf von der Sonne stammende geladene Teilchen (hauptsächlich Protonen und Elektronen).

In der mittleren Atmosphäre führen solare Einflüsse zunächst zu einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung. Zwar kommen die meisten Bestandteile in der Atmosphäre nur in geringen Mengen vor (<0,01%), sodass die zugehörigen Änderungen ebenfalls dementsprechend klein sind. Dennoch können derartige Veränderungen dieser so genannten Spurengase einen großen Einfluss auf die gesamte Atmosphäre haben.

So kommt es beispielsweise durch eine erhöhte Anzahl an geladenen Teilchen in der mittleren Atmosphäre zunächst zum Abbau von Ozon. Dies absorbiert wiederum das einfallende Sonnenlicht besonders stark, wodurch es zu einer lokalen Erwärmung der mittleren Atmosphäre kommt. Die damit einhergehenden Temperaturunterschiede der Luft werden in der Atmosphäre grundsätzlich durch Wind ausgeglichen. Folglich verursachen Schwankungen in der Temperatur auch eine Anpassung des vorherrschenden Windes. Ein verbessertes Wissen über Schwankungen der Spurengaskonzentrationen und über die zu Grunde liegenden natürlichen Prozesse führt folglich zu einem erhöhten Verständnis der gesamten Atmosphäre.

 

Einfluss solarer Variabilität auf die mittlere Atmosphäre

Wir untersuchen anhand von Satellitendaten und Modellen verschiedener Komplexität den Einfluss der Sonnenaktivität auf die mittlere Atmosphäre.

 

Airglow

Da im Höhenbereich zwischen 80 und 110 km nur sehr wenige direkte Beobachtungen vorliegen, können globale Datensätze der relevanten Messgrößen nur mit Hilfe indirekter Methoden erstellt werden. Zur Gewinnung der Spurengase und der Lufttemperatur werden daher Beobachtungen vom atmosphärischen Airglow verwendet.

 

Einfluss stellarer Variabilität auf erdähnliche Exoplaneten

Die gewonnenen Erkenntnisse über die Erdatmosphäre wenden wir auch auf die Atmosphäre von Exoplaneten an, um etwas über ihre mögliche Bewohnbarkeit zu lernen.