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

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wird in der Abb. 48.1 angedeutet. Wir sehen die Gebirgswelle als Abweichung zum Polynomfit
mit einer Amplitude von etwa 5 m/s und einer vertikalen Wellenlänge von etwa
10 km in der unteren Atmosphäre. Der Hodograph zeigt eine aufwärtsgerichtete Energieausbreitung
in die mittlere Atmosphäre. Der mittlere Wind nimmt in der unteren Stratosphäre
mit der Höhe stark ab, wodurch
die Ausbreitung gedämpft
wird. In der oberen
Stratosphäre über Skandinavien
wird durch Zunahme
des zonalen Windes auf
etwa 60 m/s die Amplitude
der gedämpften Gebirgswelle
im horizontalen
Wind wieder verstärkt. In
der Abb. 48.2 ist ein Beispiel
für ein starkes Ereignis (SE)
in der Divergenz bei 69 ◦ N
Abb. 48.2: Höhen-Längenschnitt der horizontalen Winddivergenz (links,
69 ◦ N) und der vertikalen Geschwindigkeit (rechts, 60 ◦ N).
am 10.1.2010 und eines für ein sehr starkes Ereignis (SSE) in der vertikalen Geschwindigkeit bei
60 ◦ N am 20.3.2010 dargestellt. Eine Bestimmung der Wellenparameter am 10.1.2010 ergab eine
horizontale Wellenlänge um die 500 km sowie eine vertikale Wellenlänge von 11 km in der oberen
Stratosphäre mit einer intrinsischen Periode von etwa 5 h bzw. etwa 9 – 11 h in der ortsfesten Periode.
Deutlich wird auch die schwächere horizontale Neigung des Wellenzahlvektors in der mittleren
und oberen Stratosphäre, was eine stärkere vertikale Energieausbreitung impliziert, bedingt durch
period (h)
MF Andenes - gravity wave amplitude at 84 km
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March 2010
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(m/s)
Abb. 48.3: Wavelet-Spektrum der MF-
Radar-Windmessung in 84 km Höhe.
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die Zunahme des polaren Strahlstroms auf 60 m/s.
Gleichzeitig werden durch das Überströmen von Grönland
auch sehr starke Gebirgswellen angeregt, die aufgrund
der guten Ausbreitungsbedingungen in einem breiten
Band die Mesosphäre erreichen. In der Abb. 48.3
werden mittels einer Wavelet-Analyse der MF-Radar-
Windmessungen die Amplituden von Schwerewellen als
Funktion der Periode und der Zeit in 84 km Höhe gezeigt.
Im März wurden starke Westwinde in der obere
Stratosphäre und unteren Mesosphäre beobachtet, die
sich bis in die obere Mesosphäre ausdehnen (nicht gezeigt).
Diese Winde ermöglichen bei hinreichend starker
Abb. 48.4: Temperatur- und Windprofile
mittels Lidar über ALOMAR am 4. Januar
2010 beobachtet und für ECMWF-Analysen.
Anregung von Gebirgswellen deren Ausbreitung bis
in die obere Mesosphäre. Im März finden wir eine
Korrelation zwischen den in der Tabelle angezeigten
starken Ereignissen und dem Auftreten von 9 – 11 h
Perioden in der Abb. 48.3, was auf einen direkten
Zusammenhang schließen lässt. Am 4.1.2010 wurde
bei Lidarmessungen eine ausgeprägte Wellenstruktur
in Temperatur- und Windprofilen in der Strato- und
Mesosphäre bestimmt. Außerdem wurde in den PSC
in 20 bis 28 km Höhe eine ausgeprägte Doppelschicht
beobachtet (nicht gezeigt). Hierbei wurde die Doppelschicht
vermutlich durch Gebirgswellen über Grönland
ausgelöst, die häufig für die Bildung der Perlmuttwolken
im Winter verantwortlich sind. Der Vergleich
der ECMWF-Analysen mit den Lidardaten zeigt, dass die Fluktuationen unterhalb der
Stratopause gut übereinstimmen, aber oberhalb zeigen die Lidarmessungen jedoch Fluktuationen,
die von den ECMWF-Analysen abweichen. Diese sollen in der Zukunft näher untersucht werden.
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