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

Die energetische Analyse wurde separat für die beiden Wellentypen durchgeführt (Abb. 40.2).
Während sich die kinetische Energie der baroklinen Welle durch die latente Wärme etwas verstärkte,
reagierte die Schwerewellen-Energie wesentlich empfindlicher auf die Konvektion.
(a)
(b)
Abb. 40.2: Zeitreihe der (links) kinetischen Energie der baroklinen Wellen und (rechts) Energie der Schwerewellen,
je aus der feuchten (durchgezogene Linie) und der trockenen (gestrichelte Linie) WRF-Simulation.
Eine Parametrisierung, bestehend aus drei
Elementen, wurde getestet, um die diagnostizierte
Schwerewellen-Energie zu quantifizieren.
Sie berücksichtigt die Abstrahlung, die
mit dem Strahlstrom (e para
jet
), der Front (e para
front )
sowie der Konvektion (e para
conv) zusammenhängen
(Abb. 40.3). Die mit diesen Prozessen verbundenen
ageostrophischen balancierten Strömungskomponenten
wurden analytisch abgeschätzt
und den abgestrahlten unbalancierten
Komponenten proportional gesetzt. Diese aus
der großskaligen Strömung, nach Glättung über
500 km, stammende Lagrangesche Windtendenz,
Frontogenesefunktion und latente Heizung
gestatten eine zufriedenstellende Interpretation
der gemittelten Energie der kleinerskaligen
Schwerewellen. Insbesondere ist hervorzuheben,
dass zur energetisch aktivsten Zeit zwischen
Tag 10 und 20, wenn die barokline Welle
bricht, die wesentlichen Beiträge aus der Frontdynamik
und Konvektion kommen.
Diese Untersuchung liefert eine empirische
Zuordnung der auftretenden Strukturen und
Energien von Trägheitsschwerewellen zu bestimmten
Phasen des Lebenszyklus einer baroklinen
Welle. Zwar basieren die getroffenen
Aussagen auf nur zwei WRF-Simulationen,
Abb. 40.3: Zeitreihe der diagnostizierten und parametrisierten
Schwerewellenenergie aus dem feuchten
WRF-Lauf. Die mit zwei Methoden diagnostizierte
Energie der Trägheitsschwerewellen ist mit den
durchgezogenen und gepunkteten Linien angezeigt.
Die Parametrisierung (e para
jet
+ e para
front + epara conv, gestrichelt)
ist zusammen mit der Summe aus Strahlstromund
Front-Term (e para
jet
+ e para
front , Strich-Punkt-Linie)
sowie dem Strahlstrom-Term alleine (e para
jet
, Strich-
Dreifachpunkt-Linie) gezeigt.
doch ergeben sie eine schlüssige Interpretation der Daten und eine neue Parametrisierung, die für
die quantitative Auswertung von Modellsimulationen und Beobachtungskampagnen genutzt werden
kann.
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