PSCs über Norwegen (2012-12-08 bis 17)

[Michael Theusner]

(Editiert: Nach StefanKs Erklärung habe ich die Überschrift entsprechend auf Polare Stratosphärenwolken = PSCs abgeändert. Erst hatten wir vermutet, es eventuell mit Vulkanascheerscheinungen zu tun zu haben. Steht ja auch noch so im Rest des Textes.)

Hallo!

Wie Benjamin und ich in der Rubrik Polarlichter schon berichteten, waren wir vom 7.12. bis 17.12. mit der MS Nordnorge auf der Route Bergen-Kirkenes-Trondheim an Norwegens Küste unterwegs. Dabei konnten wir außer Polarlicht auch außergewöhnliche Dämmerungserscheinungen mit NLC-artigen Strukturen und Bischopsche Ringe beobachten, die wohl alle auf das Vorhandensein von Vulkanasche hindeuten.
Am 15.12. nach Sonnenuntergang bedeckten diese leuchtenden Wolken sogar den ganzen Himmel, an anderen Tagen waren sie sogar noch nach Sonnenauf- und vor Sonnenuntergang zu erkennen. Eine Bilddokumentation ist unten zu finden.

Anhand der Koordinaten der Aufnahmen, den Aufnahmedaten und dem Sonnenstand, sowie der Höhe über dem Horizont der in der Dämmerung leuchtenden cirrusartigen Wolken, habe ich jetzt deren ungefähre Höhe berechnet und dabei zuerst eine wolkenfreie Atmosphäre angenommen.
Dabei kommen Höhen zwischen 19 und 30 km heraus, also definitiv in der Stratosphäre. Nimmt man noch die Satellitenbilder zur Hilfe und berücksichtigt die Höhe der in Sichtlinie zur Sonne befindlichen troposphärischen Wolken, so kommt recht konsistent eine Höhe der leuchtenden Wolken von etwas über 30 km heraus.

Mir ist aber aus der letzten Zeit kein wirklich großer Ausbruch bekannt, der Asche in solche Höhe geschleudert haben könnte. Welcher Vulkan käme in Frage? Wenn es keine Asche ist, was könnte es sonst sein???

Bilder

8.12.2012
10:57 MEZ, zwischen Torvik und Ålesund, Bischopscher Ring.


9.12.2012
08:36 MEZ, in Trondheim (ist mir nachträglich aufgefallen, deswegen keine besseren Bilder). Sonnenhöhe = -6.1°, Obergrenze der leuchtenden Wolken bei ca. 7° (Venus als Anhaltspunkt). Die troposphärischen Cirren sind noch dunkel (rechts).


14:02 MEZ, zwischen Trondheim und Rørvik, Bischopscher Ring (?) und im Hintergrund schon ein ganz schwacher Schleier erkennbar.


Nahaufnahme der Schleier.


15:00 MEZ, Schleier schon besser sichtbar. Sonnenhöhe = -3,1°.


15:48 MEZ, fantastische Dämmerungsfarben und leuchtende Wolken, deren Obergrenze bei ca. 11.2° lag. Sonnenhöhe = -6,7°.


14.12.2012
12:33 MEZ, in Hammerfest. Fast schon NLC-artiges Aussehen. Diese Schleier waren während der gesamten Dämmerung sichtbar (Polarnacht!). Sonnenhöhe = -4.9°.


15.12.2012
13:26 MEZ, kurz nach Sortland. Ein Himmel überzogen mit milchigen Wellen. Das diese nicht in der Troposphäre lagen, sieht man anhand der nächsten Bilder. Sonnenhöhe = -3.5°.


14:02 MEZ, kurz vor Stokmarknes. Die Stratosphärenwolken leuchten noch, ihre Oberkante befindet sich etwa 39° über dem Horizont. Sonnenhöhe = -4.8°. Troposphärenwolken in 10 km Höhe wären bei diesem Sonnenstand nur noch etwa 3° über dem Horizont beleuchtet zu sehen gewesen.


14:04 MEZ, Der Mond umgeben von Stratosphärenwellen.


16.12.2012
15:26 MEZ, kurz vor Brønnøysund. Wieder ein sehr farbenfroher Sonnenuntergang. Sonnenhöhe = -6.6°.


15:44 MEZ, Schattenstrahlen in den Stratosphärenwolken. Sonnenhöhe = -7.9°. Oberkante der Strahlen 5.2° über dem Horizont.


17.12.2012
08:55 MEZ, im Hafen von Trondheim. Wieder ein fantastischer Sonnenaufgang, bei dem man zusehen konnte, wie die Stratosphärenwolken immer mehr ins Sonnenlicht getaucht wurden. Sonnenhöhe = -5.3°. Großes Bild: http://www.theusner.eu/terra/images/vol ... 4213_l.jpg (6600 x 768 px, 1 MB)


09:07 MEZ, weiteres Panorama bei einer Sonnenhöhe von -4.9°.


09:49 MEZ, kurz vor Sonnenaufgang, Sonnenhöhe = -1.5°.


Benjamin konnte dann nachmittags auf seinem Rückflug noch vom Flugzeug aus richtig NLC-ähnliche Wolken fotografieren, die er bestimmt noch posten wird. Mein Flug ging dafür zu spät.

Viele Grüße,
Michael

[StefanK]

Hallo Michael,

das ist keine Vulkanasche - das sind PSC Typ 1. Die befinden sich genau in der von Euch angegebenen Höhe. Zu ihrer Bildung sind Temperaturen von -78°C (oder darunter) erforderlich. Dies war in der fraglichen Zeit zumindest teilweise über Norwegen der Fall. Die wellenartigen Strukturen, das intensive Purpurlicht bis in die nautische Dämmerung hinein - passt alles perfekt. Herzlichen Glückwunsch zu Eurer Sichtung!
PSC-Events können noch weitaus heftiger ausfallen - s. http://fred.unis.no/6dec2002/Default.htm .

Viele Grüße aus Bonn,

Stefan

[Michael Theusner]

Hallo Stefan,

vielen Dank für die Erklärung! Die hatte ich vorher nie selbst gesehen, und kannte sie von Bildern nur als diese wunderschönen, irisierenden PSC II. Irisieren war bei uns ja leider nicht der Fall.

In den Artikeln, die ich gerade gelesen habe, steht, dass diese Wolken zwischen 15 und 27 km Höhe vorkommen. Ich habe jetzt knapp über 30 km für die von uns beobachteten ausgerechnet. Wäre das dann ungewöhnlich hoch? Vielleicht kann es ja noch einmal jemand nachrechnen?

Viele Grüße,
Michael

[Benjamin Knispel]

Hallo allerseits,

wie von Michael bereits angekündigt hier noch ein paar Bilder geschossen während meines Fluges von Trondheim nach Kopenhagen. In "weiser Voraussicht" hatte ich mir einen Fensterplatz auf der rechten Seite des Flugzeug gebucht, um den bestmöglichen Blick auf die – wie ich damals dachte – Vulkanaschewolken zu erhaschen.

Es lohnte sich. Ich konnte die Wolken, die sich nun als PSCs herausstellten, wunderbar in der Dämmerung erkennen. Im Folgenden die Bilder mit den jeweiligen Aufnahmezeitpunkten. Die Flughöhen und Koordinaten, an denen sie aufgenommen wurden, kann ich nachträglich noch aus dem aufgezeichneten GPS-Track auslesen, doch dazu bin ich jetzt noch nicht gekommen.

15:17 MEZ, kurz nach dem Abflug


15:32 MEZ, unter der rot-bräunlichen Dämmerung zeigen sich erste NLC-ähnliche Strukturen


15:35 MEZ, Detailaufnahme der PSCs, in der sich schön die Wellen und die bläuliche Farbe erkennen lassen.


15:44 MEZ, das Schauspiel ist fast vorbei. Das Flugzeug hat PSC-Feld im Nordwesten hinter sich gelassen, die Dämmerung schreitet weiter fort



Viele Grüße,
Benjamin

[StefanK]

Hallo Michael,

soviel ich weiß, kommen PCS oberhalb von 30 km nicht mehr vor.
Aber wie genau sind Eure Berechnungen? Vielleicht waren sie ja doch ein paar Kilometer niedriger ...
Was mich noch interessieren würde: bis zu welcher Sonnendepression konnte das rötliche Glimmen denn verfolgt werden?


Viele Grüße aus Bonn,

Stefan

[Michael Theusner]

Hallo Stefan,

inzwischen habe ich bemerkt, dass ich aus Versehen ein falsches Kamerabildfeld bei der Berechnung der Höhe benutzt habe. In dem Programm, das ich dafür aus Bequemlichkeit benutzt habe (Guide , war ein Vollformatsensor eingestellt und nicht der Cropsensor der 60D. So sind alle Höhen etwas zu hoch. Die Maximale Höhe beträgt nach Neuberechnung nun 28 km, passt also insgesamt sehr gut zum erwarteten Wert.

Als Formel habe ich die für die NLCs verwendet:

Code: Alles auswählen

<?php

// $h = altitude of the NLCs (default is 83 km)
// $d = maximum altitude of tropospheric clouds (0 km = clear skies)

function nlc_elevation($solar_elevation = -12, $h = 83.0, $d = 0.0){

if ($solar_elevation > 0) return 180.0;
if ($solar_elevation < -90) $solar_elevation = -90.0;

//Conversion factor radians to degrees
$radeg = 180.0 / pi();

//Use depression instead of elevation, converted to radians
$e = -$solar_elevation / $radeg;

//Earth radius
$r = 6371.0;

$x = $r * sin($e) - sqrt(2.0*$r*$h + $h*$h - 2.0*$r*$d - $d*$d) * cos($e);
$y = $r * cos($e) + sqrt(2.0*$r*$h + $h*$h - 2.0*$r*$d - $d*$d) * sin($e) - $r;

//Compute maximum elevation of NLCs in sunlight (0°: horizon above the sun; 90°: zenith; 180°: horizon opposite of th sun, whole sky with NLC)
$emax = acos($x / sqrt($x*$x + $y*$y)) * $radeg;

if ($y < 0) $emax *= -1;

return $emax;

}
?>

Ich habe also rumprobiert bei welchem h und welchem Sonnenstand die beobachtete Höhe über dem Horizont herauskommt.

Viele Grüße,
Michael