Erforschung von atmosphärischen Schwerewellen
Schwerewellen werden primär in der unteren Atmosphäre angeregt, z.B. bei der Überströmung von Gebirgen, und breiten sich nach oben durch die gesamte Atmosphäre aus. Die Wellen wechselwirken mit dem Wind, was zur Folge hat, dass die Wellenausbreitung von jahreszeitlichen Änderungen der Windfelder moduliert wird. Brechende Schwerewellen deponieren Energie und Impuls in der Atmosphäre und beeinflussen damit die Temperatur und die Zirkulation. Im Bereich des Sommerpols der Erde führt der Impulsübertrag der brechenden Wellen auf die Hintergrundströmung dazu, dass die Zirkulation beschleunigt wird. Luft steigt bis in ca. 100 km Höhe auf und wird dort zum Winterpol transportiert. Die mit dem Aufstieg verbundene adiabatische Abkühlung der Luft bewirkt, dass in der Mesopausenregion über dem Sommerpol ungeachtet der permanenten Sonneneinstrahlung die tiefsten Temperaturen von bis zu -160 °C erreicht werden. Für eine korrekte Beschreibung der Atmosphärendynamik in Modellen ist die Berücksichtigung von Schwerewellen daher unabdingbar. Dies ist jedoch bis jetzt nur sehr eingeschränkt der Fall, und aus diesem Grund ist die Anregung und Ausbreitung von Schwerewellen ein aktuelles Forschungsgebiet.
Die Lidartechnik ist bisher die einzige Technik, welche die Messung von dynamischen Parametern der Atmosphäre, wie zum Beispiel Temperatur und Wind, über den gesamten Höhenbereich der mittleren Atmosphäre (ca. 10 bis 100 km Höhe) ermöglicht. Am Institut für Physik der Atmosphäre werden derzeit drei Lidarsysteme speziell für die Untersuchung von Schwerewellen aufgebaut und betrieben. ALIMA ist ein flugzeuggetragenes Eisen-Resonanz- und Rayleigh-Lidar. Mit TELMA und CORAL stehen darüber hinaus zwei bodengebundene mobile Lidarsysteme für die Erforschung der mittleren Atmosphäre zur Verfügung.