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

3 Modulationen des Schwerewellenantriebs im Bereich der
Sommermesopause
(E. Becker, R. Knöpfel)
Um langfristige Veränderungen in der Atmosphäre einordnen zu können, muss man externe Ursachen
und die interne Variabilität im Zusammenhang betrachten. Letztere hängt in der Regel mit
nichtlinearen dynamischen Vorgängen zusammen. Diese Verknüpfung von Trends und interner Variabilität
ist für die Troposphäre evident. So ist etwa die Klimaänderung auf der Nordhemisphäre
mit einem Trend in sogenannten Variabilitätsmustern verknüpft. Das bekannteste dieser Muster
ist die Arktische Oszillation. Sie wird durch die Aktivität planetarer Rossby-Wellen verursacht.
Wesentlich stärker als in der Troposphäre werden langfristige Veränderungen in der winterlichen
Strato- und Mesosphäre von dynamisch bedingten Variationen überlagert. Beispiele hierfür sind
in der nördlichen Hemisphäre die stratosphärischen Erwärmungen, aber auch Verschiebungen der
quasi-stationären Wellen. Bei zonal gemittelter Betrachtung kann man davon ausgehen, dass sich
im Winter die Arktische Oszillation mindestens bis zur Mesopause fortsetzt und dabei durch entgegengesetzte
Temperaturvariationen in Strato- und Mesosphäre charakterisiert ist. Dabei hängt
die Gegenläufigkeit der Mesosphäre mit veränderten Ausbreitungsbedingungen der Schwerewellen
in den darunter liegenden Schichten zusammen.
Abb. 3.1: Variabilitätsmuster der Interhemisphärischen Kopplung im Winter der Nordhemisphäre: Unterschiede
(Farben) zwischen Monaten mit stratosphärischen Erwärmungen und der Kontrollklimatologie
(schwarze Isolinien) aus einer Langzeitsimulation mit KMCM. Die einzelnen Teilbilder zeigen die Ergebnisse
für Zonalwind (m/s), Temperatur (K), Schwerewellenantrieb (m/s/d) und residuellen Meridionalwind
(m/s).
Mit der Entdeckung der Interhemisphärischen Kopplung wurde klar, dass sich die Arktische
Oszillation, bzw. die entsprechende Antarktische Oszillation im Winter der Südhemisphäre, glo-
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