A STUDY OF SO2 EMISSIONS AND GROUND SURFACE DISPLACEMENTS AT LASTARRIA VOLCANO, ANTOFAGASTA REGION, NORTHERN CHILE

Lastarria volcano (Chile) is located at the North-West margin of the `Lazufre' ground inflation signal (37x45 km²), constantly uplifting at a rate of ~2.5 cm/year since 1996 (Pritchard and Simons 2002; Froger et al. 2007). The Lastarria volcano has the double interest to be superimposed on a second, smaller-scale inflation signal and to be the only degassing area of the Lazufre signal. In this project, we compared daily SO2 burdens recorded by AURA's OMI mission for 2005-2010 with Ground Surface Displacements (GSD) calculated from the Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) images for 2003-2010. We found a constant maximum displacement rate of 2.44 cm/year for the period 2003-2007 and 0.80- 0.95 cm/year for the period 2007-2010. Total SO2 emitted is 67.0 kT for the period 2005-2010, but detection of weak SO2 degassing signals in the Andes remains challenging owing to increased noise in the South Atlantic radiation Anomaly region.

GROUND-BASED AND SATELLITE REMOTE SENSING OF PAROXYSMAL ERUPTIONS AT ETNA VOLCANO, 2011-2012.

Mt Etna's activity has increased during the last decade with a tendency towards more explosive eruptions that produce paroxysmal lava fountains. From January 2011 to April 2012, 25 lava fountaining episodes took place at Etna's New South-East Crater (NSEC). Improved understanding of the mechanism driving these explosive basaltic eruptions is needed to reduce volcanic hazards. This type of activity produces high sulfur dioxide (SO2) emissions, associated with lava flows and ash fall-out, but to date the SO2 emissions associated with Etna's lava fountains have been poorly constrained. The Ultraviolet (UV) Ozone Monitoring Instrument (OMI) on NASA's Aura satellite and the Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) on Aqua were used to measure the SO2 loadings. Ground-based data from the Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC) L-band Doppler radar, VOLDORAD 2B, used in collaboration with the Italian National Institute of Geophysics and Volcanology in Catania (INGV-CT), also detected the associated ash plumes, giving precise timing and duration for the lava fountains. This study resulted in the first detailed analysis of the OMI and AIRS SO2 data for Etna's lava fountains during the 2011-2012 eruptive cycle. The HYSPLIT trajectory model is used to constrain the altitude of the observed SO2 clouds, and results show that the SO2 emission usually coincided with the lava fountain peak intensity as detected by VOLDORAD. The UV OMI and IR AIRS SO2 retrievals permit quantification of the SO2 loss rate in the volcanic SO2 clouds, many of which were tracked for several days after emission. A first attempt to quantitatively validate AIRS SO2 retrievals with OMI data revealed a good correlation for high altitude SO2 clouds. Using estimates of the emitted SO2 at the time each paroxysm, we observe a correlation with the inter-paroxysm repose time. We therefore suggest that our data set supports the collapsing foam (CF) model [1] as driving mechanism for the paroxysmal events at the NSEC. Using VOLDORAD-based estimates of the erupted magma mass, we observe a large excess of SO2 in the eruption clouds. Satellite measurements indicate that SO2 emissions from Etnean lava fountains can reach the lower stratosphere and hence could pose a hazard to aviation. [1] Parfitt E.A (2004). A discussion of the mechanisms of explosive basaltic eruptions. J. Volcanol. Geotherm. Res. 134, 77-107.

Reiner Ruthenbecks Asche- und Papierhaufen

Die erste Retrospektive zum Werk von Reiner Ruthenbeck (*1937), die bis zum 11. Januar 2009 im Lehmbruck Museum in Duisburg und in der Kunsthalle Düsseldorf zu sehen war, bietet Anlass, sich neu mit Ruthenbecks bildhauerischen Arbeiten auseinanderzusetzen. Dies gilt insbesondere für die Asche- und Papierhaufen der 1960er und 1970er Jahre, die sich von seinen späteren Werken durch ihre spröde Materialbeschaffenheit und ihre bewegte Oberflächenstruktur grundlegend unterscheiden. Der folgende Beitrag untersucht diese frühen Arbeiten im Hinblick auf ihre bislang nicht ausreichend gewürdigten zentralen Kriterien ›Material und Farbe‹ sowie ›Präsentationsform und Aura‹.

Reiner Ruthenbecks Asche- und Papierhaufen

Die erste Retrospektive zum Werk von Reiner Ruthenbeck (*1937), die bis zum 11. Januar 2009 im Lehmbruck Museum in Duisburg und in der Kunsthalle Düsseldorf zu sehen war, bietet Anlass, sich neu mit Ruthenbecks bildhauerischen Arbeiten auseinanderzusetzen. Dies gilt insbesondere für die Asche- und Papierhaufen der 1960er und 1970er Jahre, die sich von seinen späteren Werken durch ihre spröde Materialbeschaffenheit und ihre bewegte Oberflächenstruktur grundlegend unterscheiden. Der folgende Beitrag untersucht diese frühen Arbeiten im Hinblick auf ihre bislang nicht ausreichend gewürdigten zentralen Kriterien ›Material und Farbe‹ sowie ›Präsentationsform und Aura‹.

La compétence en matière contractuelle selon le règlement 44/2001 "Bruxelles I" et la Convention de Lugano révisée à la Suite de l'arrêt CJCE Color Drack

Ce volume recueille les actes du colloque qui sest tenu le 16 mars 2007 à lInstitut suisse de droit comparé (Lausanne) à loccasion de la 19e Journée de droit international privé. Le processus de révision de la Convention de Lugano, instrument dimportance centrale dans le contentieux international impliquant la Suisse, aura duré plus de dix ans. La signature de la Convention révisée est intervenue, pour le compte de la Suisse, le 30 octobre 2007. Le texte a subi un remodelage à laune du droit européen, tout en consacrant sans bouleversement majeur les acquis de la jurisprudence. Limportance de cet événement a incité une dizaine dexperts suisses et étrangers, spécialistes chevronnés et jeunes chercheurs à faire le point sur les quelques innovations du texte ainsi quà rappeler les solutions originelles qui ont résisté au temps.

Genetic and hormonal factors modulate spreading depression and transient hemiparesis in mouse models of familial hemiplegic migraine type 1.

Familial hemiplegic migraine type 1 (FHM1) is an autosomal dominant subtype of migraine with aura that is associated with hemiparesis. As with other types of migraine, it affects women more frequently than men. FHM1 is caused by mutations in the CACNA1A gene, which encodes the alpha1A subunit of Cav2.1 channels; the R192Q mutation in CACNA1A causes a mild form of FHM1, whereas the S218L mutation causes a severe, often lethal phenotype. Spreading depression (SD), a slowly propagating neuronal and glial cell depolarization that leads to depression of neuronal activity, is the most likely cause of migraine aura. Here, we have shown that transgenic mice expressing R192Q or S218L FHM1 mutations have increased SD frequency and propagation speed; enhanced corticostriatal propagation; and, similar to the human FHM1 phenotype, more severe and prolonged post-SD neurological deficits. The susceptibility to SD and neurological deficits is affected by allele dosage and is higher in S218L than R192Q mutants. Further, female S218L and R192Q mutant mice were more susceptible to SD and neurological deficits than males. This sex difference was abrogated by ovariectomy and senescence and was partially restored by estrogen replacement, implicating ovarian hormones in the observed sex differences in humans with FHM1. These findings demonstrate that genetic and hormonal factors modulate susceptibility to SD and neurological deficits in FHM1 mutant mice, providing a potential mechanism for the phenotypic diversity of human migraine and aura.

Validation of middle-atmospheric campaign-based water vapour measured by the ground-based microwave radiometer MIAWARA-C

Middle atmospheric water vapour can be used as a tracer for dynamical processes. It is mainly measured by satellite instruments and ground-based microwave radiometers. Ground-based instruments capable of measuring middle-atmospheric water vapour are sparse but valuable as they complement satellite measurements, are relatively easy to maintain and have a long lifetime. MIAWARA-C is a ground-based microwave radiometer for middle-atmospheric water vapour designed for use on measurement campaigns for both atmospheric case studies and instrument intercomparisons. MIAWARA-C's retrieval version 1.1 (v1.1) is set up in a such way as to provide a consistent data set even if the instrument is operated from different locations on a campaign basis. The sensitive altitude range for v1.1 extends from 4 hPa (37 km) to 0.017 hPa (75 km). For v1.1 the estimated systematic error is approximately 10% for all altitudes. At lower altitudes it is dominated by uncertainties in the calibration, with altitude the influence of spectroscopic and temperature uncertainties increases. The estimated random error increases with altitude from 5 to 25%. MIAWARA-C measures two polarisations of the incident radiation in separate receiver channels, and can therefore provide two measurements of the same air mass with independent instrumental noise. The standard deviation of the difference between the profiles obtained from the two polarisations is in excellent agreement with the estimated random measurement error of v1.1. In this paper, the quality of v1.1 data is assessed for measurements obtained at two different locations: (1) a total of 25 months of measurements in the Arctic (Sodankylä, 67.37° N, 26.63° E) and (2) nine months of measurements at mid-latitudes (Zimmerwald, 46.88° N, 7.46° E). For both locations MIAWARA-C's profiles are compared to measurements from the satellite experiments Aura MLS and MIPAS. In addition, comparisons to ACE-FTS and SOFIE are presented for the Arctic and to the ground-based radiometer MIAWARA for the mid-latitude campaigns. In general, all intercomparisons show high correlation coefficients, confirming the ability of MIAWARA-C to monitor temporal variations of the order of days. The biases are generally below 13% and within the estimated systematic uncertainty of MIAWARA-C. No consistent wet or dry bias is identified for MIAWARA-C. In addition, comparisons to the reference instruments indicate the estimated random error of v1.1 to be a realistic measure of the random variation on the retrieved profile between 45 and 70 km.

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

The quasi 16-day wave in mesospheric water vapor during boreal winter 2011/2012

This study investigates the characteristics of the quasi 16-day wave in the mesosphere during boreal winter 2011/2012 using observations of water vapor from ground-based microwave radiometers and satellite data. The ground-based microwave radiometers are located in Seoul (South Korea, 37° N), Bern (Switzerland, 47° N) and Sodankylä (Finland, 67° N). The quasi 16-day wave is observed in the mesosphere at all three locations, while the dominant period increases with latitude from 15 days at Seoul to 20 days at Sodankylä. The observed evolution of the quasi 16-day wave confirms that the wave activity is strongly decreased during a sudden stratospheric warming that occurred in mid-January 2012. Using satellite data from the Microwave Limb Sounder on the Aura satellite, we examine the zonal characteristics of the quasi 16-day wave and conclude that the observed waves above the mid-latitudinal stations Seoul and Bern are eastward-propagating s=−1 planetary waves with periods of 15 to 16 days, while the observed oscillation above the polar station Sodankylä is a standing oscillation with a period of approximately 20 days. The strongest relative wave amplitudes in water vapor during the investigated time period are approximately 15%. The wave activity varies strongly along a latitude circle. The activity of the quasi 16-day wave in mesospheric water vapor during boreal winter 2011/2012 is strongest over Northern Europe, the North Atlantic ocean and North-West Canada. The region of highest wave activity seems to be related to the position of the polar vortex. We conclude that the classic approach to characterize planetary waves zonally averaged along a latitude circle is not sufficient to explain the local observations because of the strong longitudinal dependence of the wave activity.

Microwave radiometer to retrieve temperature profiles from the surface to the stratopause

TEMPERA (TEMPERature RAdiometer) is a new ground-based radiometer which measures in a frequency range from 51–57 GHz radiation emitted by the atmosphere. With this instrument it is possible to measure temperature profiles from ground to about 50 km. This is the first ground-based instrument with the capability to retrieve temperature profiles simultaneously for the troposphere and stratosphere. The measurement is done with a filterbank in combination with a digital fast Fourier transform spectrometer. A hot load and a noise diode are used as stable calibration sources. The optics consist of an off-axis parabolic mirror to collect the sky radiation. Due to the Zeeman effect on the emission lines used, the maximum height for the temperature retrieval is about 50 km. The effect is apparent in the measured spectra. The performance of TEMPERA is validated by comparison with nearby radiosonde and satellite data from the Microwave Limb Sounder on the Aura satellite. In this paper we present the design and measurement method of the instrument followed by a description of the retrieval method, together with a validation of TEMPERA data over its first year, 2012.

Intercomparison of stratospheric ozone profiles for the assessment of the upgraded GROMOS radiometer at Bern

Since November 1994, the GROund-based Millimeter-wave Ozone Spectrometer (GROMOS) measures stratospheric and lower mesospheric ozone in Bern, Switzerland (47.95° N, 7.44° E). GROMOS is part of the Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (NDACC). In July 2009, a Fast-Fourier-Transform spectrometer (FFTS) has been added as backend to GROMOS. The new FFTS and the original filter bench (FB) measured parallel for over two years. In October 2011, the FB has been turned off and the FFTS is now used to continue the ozone time series. For a consolidated ozone time series in the frame of NDACC, the quality of the stratospheric ozone profiles obtained with the FFTS has to be assessed. The FFTS results from July 2009 to December 2011 are compared to ozone profiles retrieved by the FB. FFTS and FB of the GROMOS microwave radiometer agree within 5% above 20 hPa. A later harmonization of both time series will be realized by taking the FFTS as benchmark for the FB. Ozone profiles from the FFTS are also compared to coinciding lidar measurements from the Observatoire Haute Provence (OHP), France. For the time period studied a maximum mean difference (lidar – GROMOS FFTS) of +3.8% at 3.1 hPa and a minimum mean difference of +1.4% at 8 hPa is found. Further, intercomparisons with ozone profiles from other independent instruments are performed: satellite measurements include MIPAS onboard ENVISAT, SABER onboard TIMED, MLS onboard EOS Aura and ACE-FTS onboard SCISAT-1. Additionally, ozonesondes launched from Payerne, Switzerland, are used in the lower stratosphere. Mean relative differences of GROMOS FFTS and these independent instruments are less than 10% between 50 and 0.1 hPa.

A climatology of the diurnal variations of stratospheric and mesospheric ozone over Bern, Switzerland

The ground-based radiometer GROMOS, stationed in Bern (47.95° N, 7.44° E), Switzerland, has a unique dataset: it obtains ozone profiles from November 1994 to present with a time resolution of 30 min and equal quality during night- and daytime. Here, we derive a monthly climatology of the daily ozone cycle from 17 yr of GROMOS observation. We present the diurnal ozone variation of the stratosphere and mesosphere. Characterizing the diurnal cycle of stratospheric ozone is important for correct trend estimates of the ozone layer derived from satellite observations. The diurnal ozone cycle from GROMOS is compared to two models: The Whole Atmosphere Community Climate Model (WACCM) and the Hamburg Model of Neutral and Ionized Atmosphere (HAMMONIA). Aura Microwave Limb Sounder (Aura/MLS) ozone data, from night- and daytime overpasses over Bern, have also been included in the comparison. Generally, observation and models show good qualitative agreement: in the lower mesosphere, daytime ozone is for both GROMOS and models around 25% less than nighttime ozone (reference is 22:30–01:30). In the stratosphere, ozone reaches its maximum in the afternoon showing values several percent larger than the midnight value. It is important that diurnal ozone variations of this order are taken into account when merging different data sets for the derivation of long-term ozone trends in the stratosphere. Further, GROMOS and models indicate a seasonal behavior of daily ozone variations in the stratosphere with a larger afternoon maximum during daytime in summer than in winter. At 0.35 hPa, observations from GROMOS and Aura/MLS show a seasonal pattern in diurnal ozone variations with larger relative amplitudes during daytime in winter (−25 ± 5%) than in summer (−18 ± 4%) (compared to mean values around midnight). For the first time, a time series of the diurnal variations in ozone is presented: 17 yr of GROMOS data show strong interannual variations in the diurnal ozone cycle for both the stratosphere and the mesosphere. There are some indications that strong temperature tides can suppress the diurnal variation of stratospheric ozone via the anticorrelation of temperature and ozone. That means the spatio-temporal variability of solar thermal tides seems to affect the diurnal cycle of stratospheric ozone.

The quasi 16-day wave in mesospheric water vapor during boreal winter 2011/2012

This study investigates the characteristics of the quasi 16-day wave in the mesosphere during boreal winter 2011/2012 using observations of water vapor from ground-based microwave radiometers and satellite data. The ground-based microwave radiometers are located in Seoul (South Korea, 37° N), Bern (Switzerland, 47° N) and Sodankylä (Finland, 67° N). The quasi 16-day wave is observed in the mesosphere at all three locations, while the dominant period increases with latitude from 15 days at Seoul to 20 days at Sodankylä. The observed evolution of the quasi 16-day wave confirms that the wave activity is strongly decreased during a sudden stratospheric warming that occurred in mid-January 2012. Using satellite data from the Microwave Limb Sounder on the Aura satellite, we examine the zonal characteristics of the quasi 16-day wave and conclude that the observed waves above the midlatitudinal stations Seoul and Bern are eastward-propagating s = −1 planetary waves with periods of 15 to 16 days, while the observed oscillation above the polar station Sodankylä is a standing wave with a period of approximately 20 days. The strongest relative wave amplitudes in water vapor during the investigated time period are approximately 15%. The wave activity varies strongly along a latitude circle. The activity of the quasi 16-day wave in mesospheric water vapor during boreal winter 2011/2012 is strongest over northern Europe, the North Atlantic Ocean and northwestern Canada. The region of highest wave activity seems to be related to the position of the polar vortex. We conclude that the classic approach to characterize planetary waves zonally averaged along a latitude circle is not sufficient to explain the local observations because of the strong longitudinal dependence of the wave activity.

A climatology of the diurnal variations of stratospheric and mesospheric ozone over Bern, Switzerland

The ground-based radiometer GROMOS, stationed in Bern (47.95° N, 7.44° E), Switzerland, has a unique dataset: it obtains ozone profiles from November 1994 to present with a time resolution of 30 min and equal quality during night- and daytime. Here, we derive a monthly climatology of the daily ozone cycle from 17 yr of GROMOS observation. We present the diurnal ozone variation of the stratosphere and mesosphere. Characterizing the diurnal cycle of stratospheric ozone is important for correct trend estimates of the ozone layer derived from satellite observations. The diurnal ozone cycle from GROMOS is compared to two models: The Whole Atmosphere Community Climate Model (WACCM) and the Hamburg Model of Neutral and Ionized Atmosphere (HAMMONIA). Aura Microwave Limb Sounder (Aura/MLS) ozone data, from night- and daytime overpasses over Bern, have also been included in the comparison. Generally, observation and models show good qualitative agreement: in the lower mesosphere, daytime ozone is for both GROMOS and models around 25% less than nighttime ozone (reference is 22:30–01:30). In the stratosphere, ozone reaches its maximum in the afternoon showing values several percent larger than the midnight value. It is important that diurnal ozone variations of this order are taken into account when merging different data sets for the derivation of long-term ozone trends in the stratosphere. Further, GROMOS and models indicate a seasonal behavior of daily ozone variations in the stratosphere with a larger afternoon maximum during daytime in summer than in winter. At 0.35 hPa, observations from GROMOS and Aura/MLS show a seasonal pattern in diurnal ozone variations with larger relative amplitudes during daytime in winter (−25 ± 5%) than in summer (−18 ± 4%) (compared to mean values around midnight). For the first time, a time series of the diurnal variations in ozone is presented: 17 yr of GROMOS data show strong interannual variations in the diurnal ozone cycle for both the stratosphere and the mesosphere. There are some indications that strong temperature tides can suppress the diurnal variation of stratospheric ozone via the anticorrelation of temperature and ozone. That means the spatio-temporal variability of solar thermal tides seems to affect the diurnal cycle of stratospheric ozone.

Trajectory mapping of middle atmospheric water vapor by a mini network of NDACC instruments

The important task to observe the global coverage of middle atmospheric trace gases like water vapor or ozone usually is accomplished by satellites. Climate and atmospheric studies rely upon the knowledge of trace gas distributions throughout the stratosphere and mesosphere. Many of these gases are currently measured from satellites, but it is not clear whether this capability will be maintained in the future. This could lead to a significant knowledge gap of the state of the atmosphere. We explore the possibilities of mapping middle atmospheric water vapor in the Northern Hemisphere by using Lagrangian trajectory calculations and water vapor profile data from a small network of five ground-based microwave radiometers. Four of them are operated within the frame of NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change). Keeping in mind that the instruments are based on different hardware and calibration setups, a height-dependent bias of the retrieved water vapor profiles has to be expected among the microwave radiometers. In order to correct and harmonize the different data sets, the Microwave Limb Sounder (MLS) on the Aura satellite is used to serve as a kind of traveling standard. A domain-averaging TM (trajectory mapping) method is applied which simplifies the subsequent validation of the quality of the trajectory-mapped water vapor distribution towards direct satellite observations. Trajectories are calculated forwards and backwards in time for up to 10 days using 6 hourly meteorological wind analysis fields. Overall, a total of four case studies of trajectory mapping in different meteorological regimes are discussed. One of the case studies takes place during a major sudden stratospheric warming (SSW) accompanied by the polar vortex breakdown; a second takes place after the reformation of stable circulation system. TM cases close to the fall equinox and June solstice event from the year 2012 complete the study, showing the high potential of a network of ground-based remote sensing instruments to synthesize hemispheric maps of water vapor.