Das übergeordnete Ziel im dreijährigen DFG-WEAVE-Projekt GIGAWATT (Ground-based investigation of Gravity Waves with Airglow and Wind measurements by Applying Tomographic Techniques) ist es, ein besseres und tieferes Verständnis von Schwerewellen in der mittleren Atmosphäre im Alpenraum mittels Kombination verschiedener und sich ergänzender operativ betriebener Messsysteme zu erreichen. Perspektivisch können die Ergebnisse für eine bessere Parametrisierung von Schwerewellen in Modellen verwendet werden. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Universität Bern und der Universität Augsburg durchgeführt.
Die Universität Bern verwendet Temperatur-Radiometer (TEMPERA-C) und Wind-Radiometer (WIRA-C), welche Informationen über den vertikalen Temperatur- bzw. Windgradienten über Bern liefern, sowie ein Meteorwindradar, welches es ermöglicht, den Wind im Höhenbereich 80-100km zu detektieren. Das DLR verwendet eine Airglowkamera (FAIM - Fast Airglow IMager) mit Scan-Mechanismus, welcher es erlaubt, den Himmel großflächig „abzurastern“, um eine große räumliche Abdeckung bei zeitgleich hoher räumlicher Auflösung zu erreichen. Hierduch können horizontale Schwerewellenparameter, die im Airglow zu sehen sind, in der Höhenschicht um 86km in einem Gebiet mit 500km Durchmesser und einer räumlichen Auflösung von ca. 200m bestimmt werden. Dieses vom EOC entwickelte "Scan-FAIM" wird im Rahmen des Projekts nahe Bern aufgebaut. Zusammen mit einem weiteren gleichartigen Instrument am DLR in Oberpfaffenhofen wird damit ein Großteil des Alpenraums auf Höhe der OH-Airglow-Schicht in 86km Höhe abgedeckt (siehe Karte).
In hellem und dunklem Türkis das Gesichtsfeld der Scan-FAIM Instrumente in Oberpfaffenhofen und Bern, in Braun zudem das Gesichtsfeld des Meteorwindradars.
Die Radiometer liefern den vertikalen Temperatur- bzw. Windgradienten oberhalb der Universität Bern. Die Orographie der Alpen ist in Grautönen angedeutet.
Innovativ im Projekt ist einerseits die gleichzeitige Verwendung zahlreicher sich ergänzender Messsysteme, zur Aufnahme verschiedener Atmosphärenparameter, andererseits die Verwendung tomographischer Methoden, um diese Daten noch besser in Wert zu setzen. Mittels Tomographie können aus den Meteorwindradar-Messungen horizontale Wellenparameter abgeleitet werden, während es aus den Airglowkamera-Messungen möglich ist, anders nicht ableitbare vertikale Wellenparameter zu bestimmen. Im Fall der Scan-FAIM Instrumente wird hierfür der Bereich des überlappenden Volumens zwischen den beiden Scan-FAIM Instrumenten verwendet.
Innerhalb des Projekts wird neben dem Aufbau und Betrieb der Instrumente vor allem auch die Auswertung der dreidimensionalen Daten und die Kombination der verschiedenen Atmosphärenparameter forciert. Durch die sich ergänzenden Daten können die tomographischen Algorithmen außerdem gegenseitig validiert werden. Durch die umfangreichen Informationen über die vorherrschenden Schwerewellen können deren Quellen mittels Ray-Tracing abgeschätzt werden. Da die Messungen langfristig ausgelegt sind, wird sich ein mehrjähriger Datensatz ergeben. Die daraus abgeleiteten Systematiken können u.a. zur besseren Parametrisierung von kleinskaligen Schwerewellen in Modellen verwendet werden.
Aus 35 Einzelaufnahmen zusammengesetztes Bild der OH-Airglowschicht in 86km Höhe mit 500km Durchmesser oberhalb von Oberpfaffenhofen (OPN).
Das bisherige Sichtfeld umfasst bereits einen großen Teil Süddeutschlands und den westlichen Teil Österreichs. Zahlreiche Schwerewellenstrukturen auf Skalen von einigen Kilometern bis wenigen Hundert Kilometern sind zu erkennen.
