Forschungsthemen
Die Mesosphäre und untere Thermosphäre (MLT: Mesosphere and Lower Thermosphere) in ca. 50-200 km Höhe bilden den Teil der mittleren und oberen Erdatmosphäre, der noch recht wenig erforscht ist und zugleich hohe gesellschaftliche Relevanz erfährt. Dies begründet sich zum einen auf seine noch geringe kontinuierliche Erreichbarkeit und zum anderen auf die anwachsende Nutzung des erdnahen Weltraums.
Durch neue Erkenntnisse in der Dynamik dieser Region trägt das IAP zum Verständnis der Gesamtatmosphäre und deren Übergang zum Weltraum wesentlich bei. Dazu nutzt und entwickelt das IAP optische und Radiowellen-Fernerkundungssystem, direkte Messungen sowie Modellsimulationen.
Die Forschungsmethoden und -ziele des IAP sind in seinem wissenschaftlichen Rahmenprogramm zusammengefasst (in englisch). Die Schwerpunkte der wissenschaftlichen und experimentellen Arbeit sind:
Die MLT ist ein Bereich von großem Interesse. Sie bildet die Übergangsregion zwischen unserer Atmosphäre und dem Weltraum. Entsprechend ist sie durch komplexe Wechselwirkungen zwischen gasförmigen Fluiden, der chemischen Zusammensetzung und elektrodynamischen Prozessen gekennzeichnet. Da sie aufgrund ihrer begrenzten Zugänglichkeit nur selten beschrieben wird, ist die Charakterisierung ihres Zustands und die Erklärung ihrer Wechselwirkungen eine spannende und noch immer explorative wissenschaftliche Herausforderung. Das IAP hat sich zum Ziel gesetzt, das Verständnis der MLT durch modernste Beobachtungsinfrastruktur und ausgefeilte Modellierung voranzutreiben.
Die Erdatmosphäre ist in Schichten unterteilt, die kontinuierlich Energie und Masse austauschen. Ein vollständiges Verständnis kann nur durch einen ganzheitlichen Ansatz erreicht werden. Dabei spielt die MLT eine besondere Rolle, da sie sowohl stark von bodennaher Meteorologie als auch von hochenergetischer solarer Strahlung beeinflusst wird. Sie ist Schauplatz außergewöhnlicher Phänomene wie leuchtender Nachtwolken und Polarlichter, die aus diesen vertikalen Kopplungen resultieren. Kenntnisse über die vertikale Kopplung der Prozesse sind grundlegend für ein Verständnis der Atmosphäre als Gesamtsystem. Das IAP widmet sich der Vertiefung dieses Prozessverständnisses mit besonderem Fokus und ausgewiesener Expertise im MLT-Bereich.
Die MLT ist eine klimasensible Region, die derzeit beispielsweise aufgrund des steigenden Kohlendioxidgehalts, der sich auf verschiedene Zustände und Prozesse dort auswirkt, eine Abkühlung erfährt. Die Bewertung des aktuellen Zustands unserer Atmosphäre sowie ihrer Trends und die Abschätzung möglicher zukünftiger Entwicklungen sind nur auf Grundlage der Kenntnis früherer Zustände und Trends möglich. Das IAP führt seit einigen Jahrzehnten in Deutschland und Nordnorwegen Langzeitbeobachtungen des Elektronengehalts in der oberen Atmosphäre, der atmosphärischen Höhenstrukturen in der MLT und der leuchtenden Nachtwolken durch. Durch die Analyse dieser Zeitreihen und deren Ergänzung mittels Modellierung leistet das IAP einen wichtigen Beitrag zur Beschreibung langfristiger Umwelttrends.