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

47 Zonalsymmetrische Schwingungen in der Stratopausenregion
(D.H.W. Peters, M. Bügelmayer, A. Gabriel)
Die Amplitude des längenabhängigen Ozons in den Extratropen hat in den 90er Jahren ein
relatives Maximum erreicht. Den signifikanten Einfluss dieses längenabhängigen, stratosphärischen,
3-dimensionalen Ozonfeldes auf die planetare Wellenausbreitung im Winter haben wir mittels Sensitivitätsrechnungen
mit dem MAECHAM5 sowohl in der Strato- und Mesosphäre als auch in der
Abb. 47.1: Höhen-Breiten-Schnitt der Änderung des zonal gemittelten Windes (m/s) bei 60 ◦ N für die
Monate von Oktober bis Januar. Lila Linien umfassen Gebiete mit 90%- und grüne die mit 95%-Signifikanz.
Troposphäre nachgewiesen. In Fortführung und basierend auf den gleichen Modellrechnungen
wurde die Wirkung dieser längenabhängigen Ozonanomalie auf die zeitliche Entwicklung der zonal
symmetrischen Zirkulation in Zusammenarbeit mit der Universität
Wien näher untersucht. In der Abb. 47.1 sind die bestimmten
monatlichen Zonalwindänderungen zwischen den Rechnungen
mit und ohne längenabhängiger Ozonanomalie als Differenz dargestellt.
Wir finden, dass die Änderung des winterlichen zonal gemittelten
Zonalwindes der Nordhemisphäre mit der Zeit zunimmt
und im Dezember und Januar signifikant ist. Die Differenz zwischen
Anomalie- und Kontrolllauf zeigt eine Schwingungsperiode
Abb. 47.2: Mittlerer Verlauf
des Zonalwindes im Kon-
der oberen Stratosphäre, was in Übereinstimmung mit der Vacil-
von etwa 60 Tagen mit einer Amplitude von mehr als 5 m/s in
trolllauf für die Schichten von lationtheorie von Holton und Mass (JAS, 1976 ) ist, in der die
1 hPa (rot) und 100 hPa Wechselwirkung einer planetaren Welle 1 mit dem Grundstrom
(blau) bei 60 ◦ N.
beschrieben wird. In der Abb. 47.2 ist die Entwicklung des zonal
gemittelten Zonalwindes für den Kontrolllauf dargestellt. Die Zunahme des Polarjets in
Abb. 47.3: Mittlerer Verlauf des
Zonalwindes für die Stratopause
(rot, 1 hPa) und für die untere
Stratosphäre (blau, 100 hPa)
und die Änderung der Divergenz
für die Schicht von 1 (lila) und
100 hPa (orange).
der Stratopausenregion vom Herbst zum Winter wird durch das
Modell richtig wiedergegeben. Der Wind in 100 hPa ändert sich
nicht wesentlich. Die Abb. 47.3 zeigt den modellierten Verlauf
der Differenz zwischen Anomalie- und Kontrolllauf sowie die daraus
berechnete Divergenz des Eliassen-Palm (EP) Flusses. In der
100 hPa Schicht ändert sich durch das längenabhängige Ozon der
zonal gemittelte Wind nur gering, aber in der Stratopausenregion
ergeben sich Windänderungen mit einer Amplitude von etwa
10 m/s. Um etwa 2 Wochen versetzt wird durch die welleninduzierte
EP-Flussdivergenz in dieser Region der Grundstrom im
November im statistischen Mittel abgebremst und im Dezember
wieder beschleunigt, bevor im Januar erneut eine Abbremsung
einsetzt. Eine weitere Untersuchung der einzelnen Modellsimulationen
zeigt verstärkte Windschwankungen in den Modellrechnungen
mit der vorgegebenen Ozonanomalie. Unter Berücksichtigung
des längenabhängigen Ozons der 90er Jahre deutet dies auf die erhöhte interne Variabilität
in der planetaren Welle-Grundstrom-Wechselwirkung hin und soll weiter untersucht werden.
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