In der Nacht vom 17./18.Juli gab es neben Polarlicht und NLC noch ein weiteres Phänomen am Himmel, nämlich Rauchschlieren.
Zunächst erkannte ich diese jedoch nicht als solche sondern hielt sie für Airglow. Jedenfalls sahen sie, als ich sie gegen 00:40 MESZ entdeckte, wie typische Airglowbänder aus. Nach vielleicht etwa 02:00 MESZ war ein "Airglowbogen" visuell deutlich wahrnehmbar, und das ganze begann mir merkwürdig vorzukommen. Vor allem weil der Bogen mit zunehmender Dämmerung vorübergehend heller wurde. Im Panorama sind neben dem weißlichen Rauchschlierenbogen auch noch Polarlicht (rechts) und NLC zu erkennen.
Panorama mit 35 mm von 02:08:54 in der Nähe von Talkau, Schleswig-Holstein.
Nach Hinweisen aus dem Forum, dass es sich um Rauchschlieren handeln könnte, kam bei mir die Frage auf, in welcher Höhe sich diese wohl befunden hatten. Freundlicherweise hat Simon Herbst dafür genau die richtigen Bilder im NLC-forum gepostet, in denen die Rauchschlieren als dunkle Flächen vor der Dämmerung sichtbar sind. Von meinem Standort aus, waren sie hell vor dem dunklen Hintergrund, weil sie von mir aus gesehen deutlich höher standen.
Bild von 02:47:45 MESZ mit 24 mm. Blickrichtung Nordost. Zwei Bänder aus Rauchschlieren: horizontnah und in der Bildmitte.
Um die Höhe zu ermitteln habe ich zunächst beide Bilder kalibriert um den Bildpixeln die jeweilige Höhe und Azimut zuzuordnen. Danach kann ich die Bilder unter Vorgabe einer angenommenen Höhe der Schlieren auf eine Karte projizieren, sodass sie wie ein Satellitenbild aussehen (habe ich in der Vergangenheit ja schon öfter mit NLC gemacht).
Auf der Karte kommen die Rauchschlieren aus den beiden Bildern aber nur zur Deckung, wenn ich die richtige Höhe gewählt habe. Das habe ich dann einfach ausprobiert, und es kommen 14 km Höhe als passender Wert heraus. Somit befanden sie sich in der unteren Stratosphäre. Denn die Höhe der Tropopause lag in der Nacht an der Ostseeküste bei etwa 9,1 km.
So sieht das in der Karte aus (mein Bild mit invertiertem Grünkanal):
Erstaunlich finde ich, dass der Abstand der beiden Rauchschlierenbänder durch die Kartenprojektion so genau übereinstimmt. Auch das sollte nur bei passend gewählten Höhe so sein. Das nördlichere der beiden Bänder ist in meinem Foto das helle, horizontnahe.
Jetzt wäre noch interessant zu wissen, woher der Rauch kommt. In Kanada gibt es zurzeit ja leider große Waldbrände. Also vielleicht von dort?
Viele Grüße,
Michael
ps.: somit hatten wir das seltene Ereignis, in einem Foto Phänomene aus vier Atmosphärenschichten ablichten zu können:
ist mal wieder ne schicke Sache von Dir. Rauch in 14 km Höhe ist ja per se erstaunlich, oddr? Ein Fall für Laura.
Mit dem Überlapp auf der Karte komme ich nicht ganz klar, da mir etwa die obere Rauchfahne an der Nahtstelle der beiden Fotos deutlich verkantet vorkommt.
Elmar Schmidt hat geschrieben: ↑20. Jul 2023, 07:43
Hallo Michael,
ist mal wieder ne schicke Sache von Dir. Rauch in 14 km Höhe ist ja per se erstaunlich, oddr? Ein Fall für Laura.
Mit dem Überlapp auf der Karte komme ich nicht ganz klar, da mir etwa die obere Rauchfahne an der Nahtstelle der beiden Fotos deutlich verkantet vorkommt.
Viele Grüße
Elmar
Danke.
Ja, vor allem die nördliche Schliere ist keine ganz gerade Linie. Entweder ist sie einfach nicht ganz gerade oder die Umrechnung auf die Karte passt nicht perfekt. Letzteres ist sicher ein Faktor, weil die nördliche Schliere in Simons Foto im linken Bildteil nur 1° über dem Horizont steht und im rechten 1,8°. Da ich die Zuordnung der Bildpixel über die Sterne im Bild berechne und dort keine mehr sichtbar sind, sind die zugeordneten Höhenwinkel sicher nicht ganz exakt.
Allerdings liegt die berechnete Horizontlinie, die ich im Bild einzeichnen lassen kann im, rechten Bildteil perfekt auf dem sichtbaren Horizont. Links, wo Hügel zu sein scheinen, liegt sie etwas darunter.
Noch ein Unsicherheitsfaktor ist die von Simon angegebene Uhrzeit. Wenn die nicht genau stimmt, gibt es dadurch auch Unsicherheiten. Aber da die Horizontlinie rechts so perfekt passt, ist davon auszugehen, dass die nicht mehr als 20 Sekunden falsch ist.
Insofern sind die 14 km Höhe sicher kein exakt richtiger Wert. Unter 9 km und in der Troposphäre sind es aber mit Sicherheit nicht.
Ich würde natürlich gerne wissen ob sich die berechnete Höhe noch anderweitig prüfen ließe. Gibt es aus Kühlungsborn zu so etwas eventuell Messungen? Die Schlieren sind jedenfalls dort drüber hinweggezogen.
tolle Analyse, Michael, danke dafür!
Ich hatte wegen der rein fotografischen Natur des Polarlichts und der nicht sonderlich beeindruckenden NLCs nur ab und zu aus dem Fenster geschaut, deshalb wurde ich des Streifens erst gewahr als Michael ihn im Chat erwähnte.
Hier ein Bild von 2:49:30 MESZ (Exif-Daten sind ein bisschen früher, Kamerauhr ging um knapp 50s falsch), kontrastverstärkt, sodass auch Details besser erkennbar werden:
Da Dropbox irgendwas an den Links geändert hat, sodass die Direktverlinkung nicht mehr so einfach ist wie früher sicherheitshalber hier der Link: https://www.dropbox.com/scl/fi/opwp3hy2 ... bsk0a&dl=0
Mit dem Forenupload tu ich mich wegen der Größenbegrenzung leider etwas schwer, auch wenn das nicht allen gefallen mag.
Auf dem Zeitraffer ist schön zu erkennen, wie er in der Morgendämmerung allmählich heller wurde und nach Nordosten abzog - etwa im rechten Winkel zu seiner Längsachse.
Leider ist der Calipso-Satellit seit Anfang Juli offline und es gibt keine aktuellen Daten, dabei wäre gerade die Beobachtung der Plumes über Nordamerika gerade sehr interessant. Und die verfügbaren LIDAR-Daten reichen i.d.R. nicht hoch genug bzw. haben keine gute SNR in dem Höhenbereich. Vielleicht lässt sich Michaels Analyse ja mit meinem Bild noch etwas verfeinern? Ich kann auch sekundengenau andere Bilder davon zur Verfügung stellen.
Interessant ist natürlich die Frage nach dem Ursprung, aber ich fürchte der wird sich nicht mehr ganz genau ermitteln lassen (siehe angehängte Rückwärts-Trajektorien aus HYSPLIT). Auf 12000 m Höhe gibt's aber zumindest ein paar Trajektorien, die genau auf die momentanen Waldbrand-Hotspots zeigen.
Die Winde in diesem Höhenbereich sind im Augenblick ziemlich schwach und die Rückwärtstrajektorien drehen sich augenscheinlich um ein Höhentief bei den britischen Inseln und divergieren am Ende so sehr, dass sich der genaue Ursprung kaum noch aufklären lässt, einfach weil es die Datenqualität nicht zulässt.
Bemerkenswert ist ja auch, dass die Bewegungsrichtung nicht mit der Längsachse des Streifens übereinstimmte, wie man es erwarten würde, wenn der Rauch sich im Jetstream befindet. Der lag mit seinem Kern deutlich tiefer im Bereich von 9-11 km - mit etwa doppelt so hoher Windgeschwindigkeit. Meines Erachtens ist diese Bewegungsrichtung orthogonal zur Längsachse dagegen passend zu einer langsamen großräumigen Vermischung von Luftmassen, bildlich ausgedrückt ein bisschen so wie in einer Bonbonmanufaktur, wo zwei verschieden gefärbte Bonbonmassen vermischt werden.
Zum ermittelten Höhenbereich von ca. 14 Kilometern kann man sagen, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, wie der Rauch dorthin gelangen kann.
Eine ist die direkte Injektion durch einen sehr kräftigen Pyrocumulus, das halte ich zwar nicht grundsätzlich für ausgeschlossen, aber nach der Beurteilung der verfügbaren Satellitenbilder von den Bränden der letzten Wochen in Nordamerika eher nicht für die richtige Erklärung. Denn es gab nicht wie etwa 2017, als wir (wenn ich mich richtig erinnere) sogar Rauch in bis zu 18 Kilometern Höhe beobachten konnten, oder im Dezember/Januar 2020/21 in Australien diese richtig großen, hoch schießenden Pyrocumuluswolken, was wohl auch relativ starken Winden (welche die Feuer zusätzlich anfachten) und dadurch großer Turbulenz in der Troposphäre geschuldet ist. Ein Manko der hochauflösenden Satellitenbilder ist aber, dass sie um die Mittagszeit entstehen, während die Pyrocumulus-Aktivität ihre Spitze meist erst am Abend erreicht - deshalb lässt sich das theoretisch besser mit geostationär erhobenen Daten beurteilen, die aber wiederum eine wesentlich geringere Auflösung haben und deshalb auch nur bedingt geeignet sind.
Was aber auf den hochaufgelösten Bildern gut zu beobachten ist, ist eine enorme Dichte und Flächenausdehnung des emittierten Rauches einiger betroffener Regionen, siehe etwa hier in NASA Worldview.
Und da kommen dann andere Prozesse als Ursache für die Stratosphäreninjektion infrage, vor allem die Erwärmung der verrauchten Luftmasse durch den hohen Anteil von dunklen Rauchpartikeln ("black carbon"), die zu einem großskaligen Aufsteigen des Rauches führen und das zum Teil über Wochen und Monate. Forscher u.a. vom Tropos-Institut in Leipzig haben das in mehreren Studien eindrucksvoll gezeigt, dass solche Rauchwolken noch monatelang weiter aufsteigen können (im Fall der australischen Waldbrände bis auf unglaubliche 35 Kilometer Höhe) und ausgeführt, welche Prozesse dabei eine Rolle spielen.
Letztes Jahr durfte ich für das astronomie-Magazin einen langen Artikel darüber schreiben, den verlinke ich euch hier mal und da ist auch eine Literaturliste dabei - ich habe leider gerade nicht die Zeit, nochmal in die ganzen, teils sehr umfangreichen Studien reinzugucken und die entsprechenden Passagen und Grafiken rauszusuchen und angemessen zu zitieren. Es ist auf jeden Fall ein hochspannendes Thema - leider aber auch ein sehr besorgniserregendes. Wenn wir die Klimaziele deutlich reißen, wonach es immer mehr aussieht, sehe ich Schlimmes auf uns zukommen - und das was wir schon beobachten ist ja schon ganz schön heftig. Ich bekomme regelmäßig Gänsehaut, wenn ich mich damit befasse, werde vor allem den 22.08.2017 nie wieder vergessen und diese ganzen Studien zu lesen hat meiner Psyche auch nicht gerade gut getan. Aber der Realität ins Auge geblickt denke ich angesichts der zunehmenden Dürren und Hitzewellen auch in sehr hohen Breiten könnten langfristig weite Teile der borealen Nadelwälder absterben bzw. in Flammen aufgehen und die Aerosolbelastung der Atmosphäre dürfte deutlich zunehmen... Und die meisten sitzen immer noch da wie der Frosch im Kochtopf.
Auch wenn mich einige hassen werden, hier noch die 13000er-Trajektorie, die bringt auch nicht mehr Licht ins Dunkel.
Vielleicht weiß ja jemand, wie man ggfs. den Zeitraum noch ausdehnen kann, offenbar reichen die Daten nur eine Woche zurück.
p.s. Wegen eines Fehlers bei den Koordinaten eines Beobachtungsorts musste ich den Beitrag editieren.
Hallo Laura,
ganz herzlichen Dank für deinen tollen und aufschlussreichen Beitrag! Einfach super!
Und dein Foto hat den großen Vorteil, dass die Rauchfahne schön hoch am Himmel steht und nicht am Horizont klebt, wie in Simons Bild. Ich hatte ein Bild von 02:50:00 MESZ, das also nur 30 Sekunden nach deinem entstanden ist. Da steht die Rauchfahne 5-7 Grad über dem Horizont, bei dir bis zu 33 Grad.
Damit ergibt sich ein nur leicht anderes Bild, nämlich eine etwas niedrigere Höhe von 12,5 km und nicht 14 km.
So sieht das in der Kartenprojektion aus:
Ich habe auch noch Simons Bild mit hinein genommen und auch dort eine Höhe von 12,5 km vorgegeben. Dabei ergibt sich ein Versatz bei den Rauchfahnen von nur etwa 6 km zwischen seinem und meinem Bild:
Zeitlich ist sein Foto etwa 4 Minuten eher entstanden als die anderen Fotos in der Karte. Um den dadurch entstehenden Fehler abzuschätzen, habe ich das auch noch mit einem meiner zeitlich passenden Bild abgeglichen. Der zeitliche Versatz spielt aber kaum eine Rolle bei der Lage des Rauchs.
Insofern kann ich daraus schließen, dass die Lage der Rauchfahne so nah am Horizont (1° Höhe) in Simons Bild zu einer etwas größeren Ungenauigkeit geführt hat, sodass eine leicht zu große Höhe von 14 km herauskam.
Insofern wie immer: bessere Daten liefern andere/bessere Ergebnisse.
Laura, danke auch für alle weiteren Erläuterungen und den Artikel, den lese ich morgen mal durch. Dass der Rauch bis 35 km Höhe kommen kann, war mir gar nicht klar. Und deine weiteren Einschätzungen bezüglich Klima teile ich natürlich.
