GRIPS - Langzeitmessungen an der Mesopause in 87 km Höhe

GRIPS: Langzeitentwicklung

Seit Mitte des Jahres 1987 wird kontinuierlich die Temperatur in der Mesopause in 87 km Höhe gemessen. Temperaturzeitreihen dieser Länge und in diesem Höhenbereich sind weltweit sehr selten und deshalb ist die Wuppertaler Zeitreihe von großer Bedeutung für die Untersuchung der Langzeitentwicklung der Temperaturen. Alle Erkenntnisse in Bezug auf die Temperaturentwicklung der letzten Jahrzehnte sind gerade im Hinblick auf die Klimawandeldiskussionen sehr wichtig. Häufig ergibt sich das gesamte Bild der Entwicklung aber erst nach sehr vielen Messjahren, da erst dann Langzeittrends von anderen Variationen zu unterscheiden sind.

Die Zeitreihe der Nachtmitteltemperaturen seit 1987 ist in Abbildung 1 oben gezeigt und die Jahresmittelwerte unten (die Jahre 1991, 2012 und 2013 fehlen aufgrund von zu großen Messlücken). Die lokalen Maxima bei den Jahresmittelwerten treten zur gleichen Zeit auf wie die Maxima des solaren Flusses (rote Pfeile), der ein Maß für die Aktivität der Sonne ist und einen 11-Jahreszyklus hat. Die Untersuchung zeigte dann eine Abhängigkeit der Temperatur vom solaren Fluss mit ca. 4 K/(100 Solar Flux Units). Dieser Wert ist eine zusätzliche Bestätigung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur und der Aktivität der Sonne und wurde auch schon von vielen anderen Messungen bestätigt.

Zusätzlich zu dem Einfluss der Sonne zeigt die Temperaturzeitreihe eine Schwingung mit einer Periodendauer von ca. 25 Jahren und einer Amplitude von ca. 2 K (siehe Abbildung 2 schwarze Kurve). Somit ist kein Langzeittrend notwendig, um die Zeitreihe zu beschreiben. Diese neue Erkenntnis wurde erst durch eine erneute Untersuchung der Datenreihe mit Messungen bis einschließlich 2015 möglich. In der letzten Untersuchung davor (Offermann et al. (2010)) für den Zeitraum 1988 – 2008 wurde noch ein negativer Langzeittrend von ca. 2 K/Dekade bestimmt. Diese starke mittlere Temperaturabnahme ist aber im Einklang mit der 25-Jahresschwingung, da diese gegen Ende des Untersuchungzeitraums ein Minimum erreicht (siehe schwarze Kurve in Abbildung und grüne Trendlinie). Aufgrund der 25-Jahresschwingung ergeben sich somit je nach Untersuchungszeitraum sehr unterschiedliche Langzeittrends. Es zeigt sich z.B. eine deutliche schwächere mittlere Temperaturabnahme für den Zeitraum 1988 – 2015 von weniger als 1 K/Dekade (rote Trendlinie in Abbildung 2), die in der Zunahme der Temperatur seit 2005/06 begründet liegt. Ein angenommener Langzeittrend von 1975 bis 2015 wäre sogar leicht positiv (blaue Trendlinie in Abbildung 2). Das gesamte Bild der Entwicklung und die unterschiedlichen möglichen Trends wurden also erst nach sehr vielen Messjahren erkennbar.

Weitere Informationen zu den Untersuchungen der Langzeitentwicklung finden sich in Kalicinsky et al. (2016) und (2018).

Abbildung 1: Nachtmitteltemperaturen (oben) und Jahresmitteltemperaturen (unten) seit 1987. Die roten Pfeile markieren die Maxima der solaren Aktivität.(Grafik geändert übernommen von Kalicinsky et al. (2016))

Abbildung 2: Hergeleitete 25-Jahresschwingung (schwarze Kurve) und Trendlinien für unterschiedliche Zeiträume (rot: 1988 – 2015, grün: 1988 – 2008, blau: 1975 – 2015).(Grafik übernommen von Kalicinsky et al. (2016))