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

48 Zur verstärkten Anregung und Ausbreitung von Gebirgswellen
über Skandinavien im Winter 2010
(D.H.W. Peters, G. Baumgarten, P. Hoffmann, J. Hildebrand)
Gebirgswellen in der arktischen Region über Skandinavien sind bekannt für die Bildung von Perlmuttwolken,
die im Winter zum heterogenen chemischen Abbau des stratosphärischen Ozons beitragen.
Sie treten in einer Höhe von 20 – 30 km auf. In dieser Fallstudie werden die Anregung und
die Ausbreitungscharakteristika von Gebirgswellen über Skandinavien bis in die Mesosphäre untersucht,
um deren Beitrag zur dynamischen Variabilität zu bestimmen. Im Rahmen eines LEWIZ-
Matrix-Projektes wurden dazu im Winter 2010 (JFM) Radiosonden-, Lidar- und Radar-Messungen
auf der norwegischen (ALOMAR) und der finnischen Station (Sodankylä) durchgeführt, die auch
durch das finnische LAPBIAT2 EU-Strukturprogramm gefördert wurden. Ein Zwischenbericht der
ersten Ergebnisse wird hier vorgestellt. Die Kampagnenzeiträume mit 3h-Radiosondenstarts umfassen
die Perioden: 26. – 27.1.2010 (W1A); 3.2.2010 (W1B) und 9. – 11.3.2010 (W2), die anhand
von Vorhersagen des Deutschen Wetterdienstes ausgewählt wurden. Die Tabelle
Vertikale Geschwindigkeit Ereignis Horizontale Divergenz Ereignis Kampagne
60 ◦ N Erster Tag Typ 69 ◦ N Erster Tag Typ LEWIZ
4.1. SSE 8.1. SSE
8.2. ME 10.1. SE
11.3. WE 20.1. ME
13.3. WE 27.1. ME W1A
16.3. ME 3.2. WE W1B
18.3. SSE 15.2. WE
20.3. SSE 4.3. WE
24.3. SE 7.3. SE
30.3. SE 9.3. SE W2
gibt eine Übersicht von interessanten Ereignissen wieder, die mit Hilfe der ECMWF-Analysen,
insbesondere der vertikalen Geschwindigkeit bei 60 ◦ N und der horizontalen Geschwindigkeitsdivergenz
bei 69 ◦ N, erstellt wurde, um die Häufigkeit der Anregung von Gebirgswellen sowie deren
vertikale Ausbreitung bis in die Mesosphäre über Süd- und Nordskandinavien zu erfassen. Jeweils
9 markante Ereignisse mit einer Dauer von etwa 2
Tagen konnten ermittelt werden, wie in der Tabelle
aufgezeigt. Sehr starke Ereignisse (SSE) zeigen
ein Wellensignal in der Divergenz oder in der vertikalen
Geschwindigkeit durchgehend bis in die mittlere
Mesosphäre, starke (SE) erreichen die Stratopausenregion,
mittlere (ME) die mittlere Stratosphäre
um 10 hPa (33 km) und schwache (WE) die
30 hPa (26 km) Schicht. Im Durchschnitt treten
2 Ereignisse pro Typ in den 3 Monaten auf, was
bei 2 Tagen Dauer einer Abdeckung von 20 Prozent
entspricht. Es zeigen sich Unterschiede in der
Breitenabhängigkeit. Im Nachhinein stellte sich heraus,
dass die Auswahl der Kampagnenzeiträume
dem starken, mittleren oder schwachen Typ zuzuordnen
sind. Besonders häufig traten Gebirgswellen
über Skandinavien im Monat Januar und März auf,
was auf stärkere Bodenwinde zur Anregung der Gebirgswellen
schließen lässt. Der Nachweis von Gebirgswellen
in den Radiosonden-Messungen des Windes
für das mittlere Ereignis (ME) vom 10.3.2010
128
MEAN RS SODANKYLÄ 10.3.2010
0
30 20 10 0 -10 -20 -30
Speed & zonal wind (m/s) meridional wind
36
32
28
24
20
16
12
8
4
altitude (km)
Abb. 48.1: Profile der Windkomponenten eines
Mittels über drei RS-Messungen. Dicke
rote und grüne Linien stellen einen Polynomfit
4. Ordnung dar sowie die dicken schwarzen
Linien eine Glättung für Skalen kleiner
3,5 km.