Ein neues C02-Parametrisierungsschema, das variable CO2-Konzentrationen im gesamten Höhenbereich von 15 - 150 km zuläßt, wurde in das Kölner Zirkulationsmodell der mittleren Atmosphäre (COMMA) implementiert und der Einfluß einer C02-Erhöhung im Bereich von 10% - 100% auf die Zirkulation der mittleren Atmosphäre untersucht. Die C02-Erhöhung bewirkt eine starke Abkühlung der gesamten mittleren Atmosphäre von 20 km bis zum oberen Modellrand mit Maximalwerten von 20 K in der Stratopause und höheren Werten in der unteren Thermosphäre bei CO2-Verdoppelung. Weiterhin wird eine starke Dämpfung der halbtägigen Gezeitenamplitude beobachtet, die das mittlere Windfeld und die Meridionalzirkulation in der Mesosphäre und unteren Thermosphäre durch die Abnahme der Impulsablagerung aus den brechenden Gezeiten modifiziert. Die stärkste Dämpfung zeigt sich im Bereich niederer Breiten der Nord- und Südhemisphäre. Langzeitwindmessungen in der Mesopausenregion bestätigen den abnehmenden Trend der halbtägigen Gezeit. Daraus folgt, daß dieser Trend wahrscheinlich eine Folge der anthropogenen C02-Emission sind. / Using a state of the art C02 parametrization scheme for the middle atmosphere with variable C02 concentration, a comprehensive model study on C02 increase ranging from 10% - 100% above the present concentration has been performed. Strong cooling is present throughout the middle atmosphere from 20 km up to the top of the model domain with maximum values of about 20 K in the stratopause and even higher values in the lower thermosphere for the double C02 case. Besides this, damping of the semidiurnal tide modifies the mean wind field in the mesosphere/lower thermosphere region by weaker deposition of momentum from tidal breakdown. Strongest damping appears in the low latitude region. Long term midlatitude wind measurements in the mesopause region confirm these model results. Therefore the decrease of the semidiurnal amplitude is probably due to anthropogenic C02 emission.

Langzeitmessungen des Windfeldes in der Mesopausenregion (~ 92km) an verschiedenen Stationen in den mittleren Breiten der Nordhemisphäre zeigen systematische zonale Variationen beim (zeitlich) gemittelten Zonal- und Meridionalwind und bei den Amplituden und Phasen der halbtägigen Gezeiten. Als eines der herausragenden Muster, die zonale Variationen in der unteren mittleren Atmosphäre anregen, wird der Einfluß der Geopotentialstörungen zur zonalen Wellenzahl 1 und 2, die mit dem winterlichen stratosphärischen Polarwirbel verbunden sind, auf das Windfeld in der oberen Mesosphäre / unteren Thermosphäre numerisch mit dem COMMA-Modell der mittleren Atmosphäre untersucht. Die Modellergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung der zonalen Variationen des mittleren Zonalwindes, die im Breitenbereich 52ÆN bis 56ÆN beobachtet werden und in der Größenordnung von 10 - 20 m/s liegen. Auch die halbtägigen Gezeitenamplituden und -phasen zeigen qualitative und quantitative Übereinstimmungen zwischen Beobachtungen und Modellergebnissen. / Long-term time series of wind field observations in the upper mesosphere / lower thermosphere region at different locations in the midlatitude region indicate longitudinal variability in the (time-) mean zonal and meridional wind and in the amplitudes and phases of the semidiurnal tide, too. Being one of the prominent patterns forcing zonal inhomogenities in the lower middle atmosphere, the influence of the zonal wavenumber 1 and wavenumber 2 disturbances connected with the winter Northern Hemisphere stratospheric polar vortex on the mesosphere- / lower thermosphere wind field is numerically investigated with the COMMA model. The model results show that the zonal variations through the stationary waves coincide with typical observed mean zonal wind differences between different stations along the midlatitude belt between 52ÆN and 56ÆN with values about 10- 20 m/s. Also, the amplitude and phase variations of the semidiurnal tide show qualitative and quantitative agreements between model results and observations.

Gravity wave amplitudes and momentum fluxes derived from SABER temperature measurements are analysed together with Collm meteor radar zonal winds. The momentum flux (MF) divergence derived from the SABER temperatures shows a maximum that is found at greater altitudes during solar minimum than during solar maximum. Therefore, the zonal mean wind and wind shear profiles are shifted upwards then, leading to a modulation of the otherwise negative correlation between solar cycle and mesosphere/lower thermosphere winds. / Amplituden von Schwerewellen und zugehörigen Impulsflüsse werden zusammen mit Windmessungen des Meteorradars Collm analysiert. Die Impulsflussdivergenz, abgeleitet aus SABER-Temperaturprofilen, hat ein Maximum welches im solaren Minimum nach oben verschoben ist. Dadurch werden auch die Vertikalprofile des Zonalwindes und der Windscherung nach oben verschoben, wodurch die ansonsten negative Sonnenfleckenzyklusabhängigkeit des zonalen Windes in der Mesosphäre/unteren Thermosphäre im solaren Minimum umgekehrt wird.

Am Geophysikalischen Observatorium Collm, das 1932 als experimentelle Basis des Geophysikalischen Institutes der Universität Leipzig für meteorologische, seismologische und geomagnetische Messungen von Professor LUDWIG WEICKMANN errichtet worden war, wurde 1956 in Vorbereitung des Internationalen Geophysikalischen Jahres (International Geophysical Year [IGY]) mit hochattnosphärischen Messungen begonnen. Seit 1959 liegt der Schwerpunkt auf Windmessungen im Höhenbereich der oberen Mesosphäre / unteren Thermosphäre (80 - 110 km). Die Meß- und Auswertemethode wurde in den vergangenen Jahrzehnten aus sehr bescheidenen Anfängen heraus theoretisch und experimentell so entwickelt, daß derzeit eine vollautomatische komplexe Apparatur zur quasi-kontinuierlichen Windmessung in drei Referenzpunkten über Mitteleuropa (gegenseitige Entfernung 200 km) zur Verfügung steht, die die Momentanwerte des Windes nach Richtung und Geschwindigkeit mißt, die zugehörige Höhe feststellt, Mittelwerte bildet, Grund- und Gezeitenwind voneinander trennt und Höhen-Wind-Profile über vorgebbare Zeitabschnitte rechnet, aus denen letztendlich Höhen-Zeit-Schnitte der Windfeldparameter konstruiert werden können. Die vorliegende Arbeit skizziert die einzelnen Etappen dieser Entwicklung, berichtet von Problemen und ihrer Lösung und gibt Beispiele von Windfeldanalysen aus dem Jahre 1992. / The Collm Geophysical Observatory was founded by Professor L. WEICKMANN in 1932 as an experimental base of Leipzig University''s Geophysical Institute for meteorological, seismological and geomagnetic observations. In 1956 as a preparation for the Internal Geophysical Year (IGY) we began with high-atmosphere measurements, and since 1959 wind measurements in the height range of the upper mesosphere / lower thennosphere (80 - 110 km) have been emphasized. During the past decades the method of measuring and analysing was developped theoretically and experimentally from primitive Starts so far, that at present a fully automatic and complex equipment with quasi-continuous measurements of the wind at three reference points within Central Europe (mutual distance 200 km) is available. These devices measure the instantaneous data of the wind according to direction and velocity, ascertain the corresponding height, calculate averages, separate the tidal wind components from the prevailing wind, and compute height wind-profiles for adjustable periods of time, from which height-time cross section of the wind field parameters can be finally constructed. The following paper outlines the particular stages of this development, informs about problems and their solution, and offers examples of wind field analyses for 1992.

The ionospheric variability and its complexity is strongly dependent on continuous varying intense solar extreme ultraviolet (EUV) and UV radiations. We investigate the ionospheric response to the solar activity variations during the solar cycle (SC) 23 (1999-2008) and 24 (2009-2017) by using the F10.7 index, and Total Electron Content (TEC) maps provided by the international GNSS service (IGS). Wavelet cross-correlation method is used to evaluate the correlation between F10.7 and the global mean TEC. The maximum correlation is observed at the solar rotation time scale (16-32 days). There is a significant difference in the correlation at the time scale of 32-64 days. During SC 23, the correlation is stronger than during SC 24. This is probably due to the longer lifetime of active regions during SC 23. The wavelet variance estimation method suggests that the variance during SC 23 is more significant than during SC 24. Furthermore, the Coupled Thermosphere Ionosphere Plasmasphere Electrodynamics (CTIPe) model was used to reproduce the ionospheric delay of about 1-2 days observed in the IGS TEC observations. A strong correlation was modelled as well as observed during a high solar activity year (2013) as compared to low a solar activity year (2008). / Die ionosphärische Variabilität ist stark abhängig von der kontinuierlich variierenden intensiven solaren extrem ultravioletten (EUV) und UV-Strahlung. Wir untersuchen die ionosphärische Reaktion auf Variationen der Sonnenaktivität während der Sonnenzyklen (SC) 23 (1999-2008) und 24 (2009-2017) mit Hilfe des F10.7-Radioflussindexes und TEC (Gesamtelektronengehalt, Total Electron Content) -Karten, die vom internationalen GNSS-Dienst (IGS) bereitgestellt werden. Wavelet-Kreuzkorrelation wird verwendet, um die Korrelation zwischen F10.7 und global gemitteltem TEC zu bestimmen. Die maximale Korrelation wird auf der Zeitskala der Sonnenrotation (16-32 Tage) beobachtet. Es gibt einen signifikanten Unterschied in der Korrelation auf der Zeitskala von 32 bis 64 Tagen. Während des SC 23 ist die Korrelation stärker als während SC 24. Dies ist auf die längere Lebensdauer der aktiven Regionen zurückzuführen. Das Wavelet-Varianz-Schätzverfahren legt nahe, dass die Varianz beim SC 23 mehr von Bedeutung ist, als während SC 24. Des Weiteren wurde das gekoppelte Thermosphäre-Ionosphäre-Plasmasphäre-Elektrodynamik (CTIPe) Modell verwendet, um die ionosphärische Verzögerung von 1-2 Tagen zu reproduzieren. Eine starke Korrelation wurde bei hoher Sonnenaktivität (2013) im Gegensatz zu geringer Sonnenaktivität (2008) simuliert und auch beobachtet.

We analyse 43 years of mesosphere/lower thermosphere (MLT) horizontal winds obtained from a joint analysis of low frequency (LF) spaced receiver lower ionospheric drift measurements from 1979 through 2006 and very high frequency (VHF) meteor radar wind observations since 2004 at Collm (51°N, 13°E). Due to limitations of the earlier LF measurements, we restrict ourselves to the analysis of monthly mean winds near 90 km, which represents the height of maximum meteor activity as well as LF reflections in the MLT. In the 1980s and 1990s, we observe mainly positive trends of the zonal prevailing wind throughout the year, while the meridional winds tend to decrease in magnitude in both summer and winter. We also analyse interannual variability, in particular with respect to a possible signature of NAO and ENSO. These signals, however, are relatively weak and not stable throughout the time of observations. / Wir analysieren 43 Jahre Messungen horizontaler Winde in der Mesosphäre/unteren Thermosphäre (MLT) über Collm (51°N, 13°E), die aus einer gemeinsamen Analyse von Langwellen (LF) -Driftmessungen in der unteren Ionosphäre von 1979 bis 2006 und VHF-Meteorradar-Windbeobachtungen seit 2004 gewonnen wurden. Aufgrund der Einschränkungen der früheren LF-Messungen beschränken wir uns auf die Analyse der mittleren monatlichen Windgeschwindigkeiten bei 90 km, welches die Höhe maximaler Meteorraten sowie die mittleren nächtlichen LF-Reflexionshöhen in der MLT darstellt. In den 1980er und 1990er Jahren beobachten wir das ganze Jahr über hauptsächlich positive Trends des zonalen mittleren Windes, während die Stärke des meridionalen Windes sowohl im Sommer als auch im Winter tendenziell abnimmt. Wir analysieren auch die Variabilität von Jahr zu Jahr, insbesondere im Hinblick auf eine mögliche Signatur von NAO und ENSO. Diese Signale sind jedoch relativ schwach und nicht über die gesamte Beobachtungszeit stabil nachweisbar.