Die Mesosphäre, die atmosphärische Schicht, in der die leuchtenden Nachtwolken auftreten, zeigt im Jahresgang einen verblüffenden Temperaturverlauf: Sie ist während der Sommermonate am kältesten. Und erst wenn die Werte unter minus 125 Grad Celsius fallen, können sich die leuchtenden Nachtwolken bilden. Allerdings waren direkte Messungen in dieser Höhe bis in die neunziger Jahre sehr schwierig. Erst mit dem LIDAR-System (light detection and ranging) konnten Forscher Temperaturprofile aufzeichnen. Dafür senden sie kurze Laserpulse aus und erfassen mit Teleskopen die von Teilchen oder Gasmolekülen reflektierte Strahlung.

Chester Gardner von der University of Illinois in Urbana-Champaign und seine Kollegen stellen nun die Ergebnisse von zwei Messreihen über der Arktis und Antarktis vor. Demnach stimmen die Messdaten gut mit den bisherigen Modellen überein. Allerdings nicht immer: So zeigten sich im antarktischen Herbst zum Beispiel sehr viel stärkere Temperaturgegensätze als erwartet. "Am 8. Mai 2000 war die untere Mesosphäre etwa 20 Grad wärmer und die obere Mesosphäre etwa 20 Grad kälter als vorhergesagt", berichtet Gardner.

Das Team vermaß auch die mesosphärischen Wolken. Überraschenderweise traten die Wolken über der Antarktis beständig zwei bis drei Kilometer höher auf als über dem Nordpol. "Dies könnten ein Hinweis darauf sein, dass im Sommer die aufsteigende Luftbewegung über der Antarktis stärker ist als über dem Nordpol", meint Gardner.

In den letzten Jahren hat die Helligkeit und die Ausdehnung der mesosphärischen Wolken zugenommen. Viele Wissenschaftler gehen davon aus, dass die steigenden Kohlendioxid- und Methangehalte in der Atmosphäre dafür verantwortlich sind, weil sie für niedrigere Temperaturen und höhere Wasserdampfgehalte in der oberen Atmosphäre sorgen. "Temperaturprofile über den Polen sind daher grundlegend, um Modelle zur globalen Zirkulation zu überprüfen und um den Einfluss der Klimaerwärmung der kommenden Jahrzehnte abzuschätzen", macht Gardner deutlich.