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Noctilucent clouds (NLCs) consist of ice particles and are the highest clouds in the Earth’s atmosphere, occurring 80-85 km above the Earth’s surface in the extremely cold (~130K) summer mesopause region at mid and high latitudes. The formation of NLCs requires extremely cold background temperatures and the presence of water vapour (H2O). Due to their high sensitivity to temperature and water vapour concentration, NLCs have been proposed as important tracers for background atmospheric conditions in the summer mesopause region. In this thesis, the influence and effects of the 11-year solar cycle on NLCs, background water vapour, and temperatures are investigated using model simulations. The effects of increasing greenhouse gases on the long-term trends in the response of NLCs and the background atmosphere to the 11-year solar cycle, which spans 170 years (from 1849 to 2019) and covers 15 solar cycles, are also investigated. One of the main findings is that, in the presence of NLCs, the solar cycle response of water vapour strongly depends on altitude. The results show that the background temperature and H2O exhibit an apparent response to the solar cycle that increases after 1960 due to increased greenhouse gas concentrations.
Leuchtende Nachtwolken (Noctilucent Clouds, NLCs) bestehen aus Eispartikeln und sind die höchsten Wolken in der Erdatmosphäre. Sie treten 80-85 km über der Erdoberfläche in der extrem kalten (~130 K) Sommermesopausenregion in mittleren und hohen Breiten auf. Die Bildung von NLCs erfordert extrem kalte Hintergrundtemperaturen und das Vorhandensein von Wasserdampf (H2O). Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit gegenüber Temperatur und Wasserdampfkonzentration wurden NLCs als wichtige Indikatoren für atmosphärische Hintergrundbedingungen in der Sommermesopausenregion vorgeschlagen. In dieser Arbeit werden der Einfluss und die Auswirkungen des 11-jährigen Sonnenzyklus auf NLCs, Hintergrundwasserdampf und Temperaturen anhand von Modellsimulationen untersucht. Die Auswirkungen zunehmender Treibhausgase auf die langfristigen Trends in der Reaktion der NLCs und der Hintergrundatmosphäre auf den 11-jährigen Sonnenzyklus, der sich über 170 Jahre (von 1849 bis 2019) erstreckt und 15 Sonnenzyklen umfasst, werden ebenfalls untersucht. Eine der wichtigsten Erkenntnisse ist, dass die Reaktion des Wasserdampfs auf den Sonnenzyklus in Gegenwart von NLCs stark von der Höhe abhängt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Hintergrundtemperatur und H2O eine offensichtliche Reaktion auf den Sonnenzyklus zeigen, die nach 1960 aufgrund der erhöhten Treibhausgaskonzentrationen zunimmt.