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

50 Saisonaler Zyklus von brechenden Rossby-Wellen und der Anregung
von Trägheitsschwerewellen
(A. Schneidereit, D.H.W. Peters, A. Gabriel)
Troposphäre und mittlere Atmosphäre stehen in enger wechselseitiger Beziehung zueinander. Die
von der Stratosphäre aus induzierte Modifizierung des längenabhängigen Grundstromes in der
oberen Troposphäre beeinflusst das Brechen der synoptischen Wellen (Rossby-Wellen) und somit
die Großwetterlage. Umgekehrt werden durch das Brechen der Rossby-Wellen Trägheitsschwerewellen
generiert (siehe Kap. 40), welche in die mittlere Atmosphäre propagieren und brechen.
Eine detaillierte Klimatologie der Brechungsereignisse der Rossby-Wellen ermöglicht eine genauere
Untersuchung ihres Einflusses auf das Wetter und der Bestimmung der Regionen mit erhöhter
Trägheitsschwerewellenabstrahlung. Diese Studie untersucht den Zusammenhang zwischen dem
Brechen der Rossby-Wellen und den dadurch hervorgerufenen Auswirkungen auf das Wettergeschehen
sowie ihrer möglichen Wirkungen auf höhere atmosphärische Schichten.
Abb. 50.1: Hovmöller Diagramm der klimatologischen
Verteilung der vier RWBs gemittelt zwischen
20 ◦ und 70 ◦ N. Die Brechungsindizes basieren
auf der meridionalen Komponente des Wellenaktivitätsflusses
[m 2 s −2 ].
Die Brechungsereignisse der planetaren Wellen
werden mittels der von Gabriel und Peters
(JMSJ, 2008 ) entwickelten Methode identifiziert
und klassifiziert. Das Erkennen des Brechens der
Rossby-Wellen (RWB) erfolgt über den negativen
meridionalen Gradienten der potentiellen
Vorticity auf der isentropen Fläche von 330 K,
der die irreversible Vermischung von verschiedenen
Luftmassen beschreibt. Basierend auf der
Annahme, dass während des Brechens die meridionale
Komponente des Wellenaktivitätsflusses
ihr Maximum erreicht, werden anhand des
Vorzeichens des Flusses zwei verschiedene Brechungsarten
unterschieden: zyklonal und antizyklonal.
Abhängig vom Grundstrom auf 300 hPa
können die RWBs in jeweils zwei verschiedene
Unterarten unterteilt werden. Antizyklonale
RWBs in konfluenter (diffluenter) Strömung
werden als RWB-LC1 (RWB-P2) bezeichnet. Zyklonale
RWBs eingebettet in konfluenter (diffluenter)
Strömung werden als RWB-P1 (RWB-
LC2) gekennzeichnet. Die im Folgenden dargestellten
Ergebnisse basieren auf den Reanalysedaten
des EZMW im Zeitraum 1958 bis 2002.
Der klimatologische Jahresgang gemittelt
zwischen den Breiten 20 ◦ − 70 ◦ N zeigt saisonale
Unterschiede (Abb. 50.1). Besonders prägnant
ist hierbei die starke Reduzierung aller vier
RWB-Typen während des Sommers und die saisonale
Schwankung der geographischen Länge.
Bevorzugte Bereiche von antizyklonalen RWBs sind Südeuropa/Nordatlantik (nahe 0 ◦ ) sowie die
Pazifikküste Nordamerikas (nahe 110 ◦ W). Zyklonale RWBs treten vermehrt über der Labradorsee
(nahe 60 ◦ W) und den Aleuten (150 ◦ − 180 ◦ W) auf.
Die statistische Verteilung der RWBs der gesamten Nordhemisphäre basiert auf den mit dem
Wellenbrechen assoziierten Wellenaktivitätsflüssen. Der gewonnene RWB-Index spiegelt dabei die
meridionale Komponente des Wellenaktivitätsflusses am Ort des Wellenbrechens wider. Für den
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