Zusammenfassung der Studie
Die kontinuierliche Überwachung des atmosphärischen elektrischen Feldes an verschiedenen Standorten weltweit ist wesentlich für das Verständnis des Globalen Elektrischen Kreislaufs (GEC), des planetaren Systems elektrischer Ströme, das durch Gewitter und elektrifizierte Wolken weltweit aufrechterhalten wird. Trotz der Bedeutung der Erweiterung des globalen Beobachtungsnetzwerks existieren nur wenige Langzeitmessstationen in tropischen und ariden Regionen Südamerikas. Diese Studie präsentiert die erste umfassende Analyse des atmosphärischen Potenzialgradienten (PG), der an einer Station in Ica, Peru aufgezeichnet wurde, und füllt damit eine wichtige Beobachtungslücke.
Die Messungen wurden kontinuierlich von März 2018 bis Dezember 2022 mit einer Boltek EFM-100 Feldmühle erfasst, die am Forschungszentrum CIEASEST der Universidad Nacional San Luis Gonzaga installiert ist. Ica liegt an der südzentralen Küste Perus auf 406 Metern über dem Meeresspiegel in einer hyperariden Wüstenumgebung, umgeben von Gebirgsketten, Sanddünen und der ausgedehnten Pampas-Wüste. Das Klima ist warm und trocken, mit minimalen Niederschlägen und starker Windaktivität. Diese Bedingungen machen den Standort besonders interessant für die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Staubtransport, Seebrisenzirkulation und dem atmosphärischen elektrischen Feld.
Ein zentrales Ergebnis ist die Identifizierung eines kritischen Windgeschwindigkeitsschwellenwerts von 3,5 m/s. Unterhalb dieses Schwellenwerts verhält sich der PG konsistent mit Schönwetterbedingungen, die für die Untersuchung des globalen Kreislaufs geeignet sind. Oberhalb davon zeigt das elektrische Feld signifikante Störungen, die durch das Aufwirbeln und den Transport von Staub- und Sandpartikeln durch den Wind verursacht werden. Die Studie unterscheidet zwischen zwei dominanten Windregimen an der Station: starke Nordwestwinde, die mit der Seebrisenzirkulation verbunden sind, und starke Süd-Südostwinde, die mit Paracas-Staubstürmen zusammenhängen, dem regionalen Phänomen, das periodisch die Sichtweite verringert und große Mengen an Sand und Staub im Ica-Tal ablagert.
Die Forschung etabliert auch die charakteristische diurnale PG-Kurve (Standardkurve) für Schönwetterbedingungen an dieser tropischen ariden Station und untersucht deren monatliche, saisonale und jährliche Variabilität. Die Wavelet-Spektralanalyse zeigt Periodizitäten von 1 Tag, ungefähr 188 Tagen und 360 Tagen, die täglichen, halbjährlichen und jährlichen Zyklen entsprechen. Eine intensive Periode von etwa 45 Tagen zwischen Januar und März 2018 wird mit einem der stärksten weltweit aufgezeichneten Ereignisse der Madden-Julian-Oszillation in Verbindung gebracht. Diese Ergebnisse liefern eine umfassende Grundlage für zukünftige Studien der atmosphärischen Elektrizität in ariden Küstenregionen und tragen zum wachsenden globalen Netzwerk von PG-Messstationen bei.
Zitierweise für diese Arbeit:
Romero, R., et al., Variation of the atmospheric potential gradient at a tropical station in South America (Ica, Peru): first results. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 256, 106198 (2024). DOI: 10.1016/j.jastp.2024.106198