Erstmals im Jahr 1885 beobachtet, schweben am Nachthimmel in der Nähe der Pole manchmal silbrig-blaue Wolken und scheinen dabei eigenes Licht zu emittieren. Während des 20. Jahrhunderts konnte man dieses Phänomen – leuchtende Nachtwolken genannt -, in immer niedrigen Breiten zwischen dem 40. und dem 50. Breitengrad sehen. Das ließ bei Wissenschaftlern die Frage aufkommen, ob sich die Region, in der sich diese Wolken befinden, tatsächlich verändert hatte. Solche Informationen würden zum Verständnis des Wetters und Klimas auf der Erde beitragen.
Im Jahr 2007 wurde eine NASA-Mission namens Aeronomy of Ice in the Mesosphere (AIM) gestartet, um leuchtende Nachtwolken zu beobachten, aber sie hat derzeit nur die Wolken in der Nähe der Pole im Blick. Jetzt haben Wissenschaftler Informationen von verschiedenen anderen älteren und aktuellen Missionen gesammelt und mit Computersimulationen kombiniert, um systematisch zu zeigen, dass die Präsenz dieser hell leuchtenden Wolken in Gebieten zwischen 40 und 50 Grad nördlicher Breite tatsächlich zugenommen hat. In dieser Region liegen das nördliche Drittel der Vereinigten Staaten und die niedrigsten Breiten Kanadas. Die Forschungsarbeit wurde am 18. März 2014 online im Journal of Geophysical Research: Atmospheres veröffentlicht.
„Leuchtende Nachtwolken treten in Höhen von ungefähr 80 Kilometern über der Erdoberfläche auf – so hoch, dass sie das Licht der untergegangenen Sonne zurück zur Erde reflektieren können“, sagte James Russell, ein Atmosphären- und Planetenforscher der Hampton University in Hampton (Virginia) und Erstautor der Studie. „AIM und andere Forschungsprojekte haben gezeigt, dass drei Dinge gebraucht werden, damit die Wolken entstehen können: sehr kalte Temperaturen, Wasserdampf und meteorischer Staub. Der Meteorstaub stellt Körnchen bereit, an die sich der Wasserdampf binden kann, bis die kalten Temperaturen Wassereis entstehen lassen.“
Um langfristige Veränderungen der leuchtenden Nachtwolken zu untersuchen, verwendeten Russell und seine Kollegen historische Temperatur- und Wasserdampf-Aufzeichnungen und ein verifiziertes Modell, um diese Daten in Informationen über die Präsenz der Wolken zu übersetzen. Sie nutzten Temperaturdaten der NASA-Mission TIMED (Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics) von 2002 bis 2011 und Wasserdampfdaten der NASA-Mission Aura von 2005 bis 2011. Das verwendete Modell wurde von Mark Hervig entwickelt, einem Co-Autor der Studie von GATS, Inc. in Driggs (Idaho).
Das Team testete das Modell, indem die Forscher die Ergebnisse mit Beobachtungen des Osiris-Instruments an Bord des schwedischen Odin-Satelliten (gestartet 2001) und dem SHIMMER-Instrument an Bord der STPSat1-Mission des US-Verteidigungsministeriums verglichen. Beide Satelliten beobachteten im Rahmen ihrer Überflüge leuchtende Nachtwolken in niedrigen Breiten über verschiedene Zeitintervalle hinweg. Die Ergebnisse stimmten extrem genau mit den aktuellen Beobachtungen überein, was dem Team Vertrauen in ihr Modell gab.
Das Modell zeigte, dass das Auftreten leuchtender Nachtwolken zwischen 2002 und 2011 tatsächlich zugenommen hatte. Diese Veränderungen passen zu einem Temperaturabfall in der Gipfelhöhe, wo leuchtende Nachtwolken in der Atmosphäre existieren. Die Temperaturen in dieser Höhe stimmen nicht mit den Temperaturen in niedrigeren Breiten überein. Der kälteste Ort in der Atmosphäre in dieser Höhe liegt während der Sommerzeit über den Polen. Aber eine dortige Veränderung wirft mit Sicherheit Fragen über Veränderungen im gesamten Klimasystem auf.
Russell und sein Team werden weiterforschen, um zu bestimmen, ob die Zunahme der leuchtenden Nachtwolken und die Abnahme der begleitenden Temperaturen in den zehn Jahren an einer Verringerung der empfangenen Sonnenenergie und -wärme liegen könnte. Die Verringerung trat natürlicherweise auf, als sich der Sonnenzyklus vom solaren Maximum 2002 zum solaren Minimum 2009 bewegte. „Wenn die Sonne auf ihr solares Minimum zusteuert, nimmt die solare Erwärmung der Atmosphäre ab und würde einen Trend zur Abkühlung erwarten lassen“, sagte Russell.
Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) leitet die TIMED-Mission für das Science Mission Directorate am NASA-Hauptquartier in Washington. Der Satellit wurde am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel (Maryland) gebaut.
Quelle: http://www.nasa.gov/content/goddard/appearance-of-night-shining-clouds-has-increased
(THK)
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