Institutsbericht 2010/2011 - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik ...

dulierende Rückwirkung der veränderten stratosphärischen Wellenstruktur auf die vertikale Ausbreitung
von planetaren und baroklinen Wellen von der Troposphäre in die mittlere Atmosphäre.
Ebenfalls beschreibt eine linearisierte Lösung für den Ozontransport, als Funktion der durch △Φ*
bestimmten Änderung in den geostrophischen Winden, einen großen Teil von △O 3 * (ca. 50%).
Abb. 37.2 zeigt das Temperaturfeld
T*=T−[T] für das Minimum der Sonnenaktivität
sowie die Änderungen △T* bei
65 – 75 ◦ N und 5 – 100 km Höhe, jeweils
für das Modell (oben) und die ERA-40-
Ensembles (unten). Die Wellenstruktur in
T* mit westwärtiger Phasenverschiebung
bei zunehmender Höhe wird vom Modell
gut reproduziert, die Amplitude jedoch
um ca. 30% unterschätzt. Mit Änderungen
von △T*≈ ±2 – 3 K zeigt das Modell über
der westlichen Hemisphäre (≈ 120 ◦ W) eine
Erwärmung in der Stratosphäre sowie
eine Abkühlung in der Mesosphäre, über
der östlichen Hemisphäre (≈ 90 ◦ O) jedoch
eine Abkühlung in der Stratosphäre
sowie eine Erwärmung in der Mesosphäre.
Die Wellenstruktur in den Differenzen
△T* der ERA-40-Ensembles ist
bemerkenswert ähnlich, allerdings mit einer
Phasenverschiebung um ca. 60 ◦ ostwärts
sowie um ca. 15 km/5 km von der
Abb. 37.2: wie Abb. 37.1 für T*=T−[T] (links) und
△T* (rechts), 65 – 75 ◦ N und 5 – 100 km Höhe, jeweils für
HAMMONIA (oben) und ERA-40 (unten).
Mesosphäre/mittleren Stratosphäre (HAMMONIA) in die obere/untere Stratosphäre (ERA-40).
Die resultierenden Änderungen △O 3 * in HAMMONIA und ERA-40 sind ebenfalls, bis auf Phasenverschiebungen,
sehr ähnlich (Abb. 37.3), obwohl die Signifikanz in ERA-40 gegenüber dem Modell
recht schwach ist.
Die Unterschiede sind einerseits auf Defizite
im Modell sowie die vereinfachte SST
in den Simulationen zurückzuführen, andererseits
auch auf Defizite in den ERA-
40-Daten, da z. B. die vertikale Ausbreitung
planetarer Wellen aufgrund des oberen
Rands bei 0,1 hPa (≈65 km) in den
Assimilationen gedämpft bzw. verhindert
wird. Insgesamt können wir jedoch schlussfolgern,
dass das Modell den prinzipiellen
Prozess, d. h. die Modulation der Wirkung
von O 3 * auf die Zirkulation, richtig erfasst.
Als neues Resultat der Arbeiten sei
ebenfalls hervorgehoben, dass der Einfluss
des 11-jährigen Sonnenzyklus auf die zonal
asymmetrischen Komponenten von Temperatur,
Ozon und Wellenaktivität erheblich
stärker ist als auf die zonal gemittelten Felder,
die üblicherweise untersucht werden.
Hier öffnet sich eine neue Perspektive für
weitere Forschungsarbeiten.
Abb. 37.3: wie Abb. 37.2 für O 3 * und △O 3 *, 0 – 65 km
Höhe.
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