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

zur Mesosphäre, d. h. in dem Bereich, der für die Filterung der Schwerewellen verantwortlich ist.
Die Zunahme der Ostwinde (negative Trends) unterhalb
von 76 km im Juli motiviert uns, die Schwerewellenaktivität in 10
88 km
den Höhen oberhalb des Maximums des Sommerjets auf mögliche
0
Trends zu untersuchen. In Abb. 24.3 ist die langzeitige
a = 0.61 (R=0,66)
-10
Variation von Schwerewellen mit Perioden von 3 – 6 h für die 10
84 km
Höhen 80, 84 und 88 km dargestellt. Die Regressionsgeraden
0
sind signifikant mit > 99% für 88 km und für 84 km mit dem
-10
a = 0.68 (R=0,59)
höchstem Korrelationskoeffizienten bzw. mit > 95% für 80 km.
80 km a = -0.53 (R=0,39)
10
In allen hier gezeigten Höhen sind die Trends positiv, d. h. ,
0
sie weisen auf eine zunehmende Schwerewellenaktivität hin.
-10
Eine mögliche Erklärung der positiven Schwerewellentrends
zwischen 80 und 88 km bei zunehmenden Ostwinden
10
76 km a = -0.61 (R=0,58)
0
unterhalb von 76 km besteht in der selektiven Filterung der
-10
Schwerewellen durch den Hintergrundwind, d. h. , die Zunahme
der Ostwinde ist mit einer Zunahme der sich ostwärts gegen
10
a = -1.07 (R=0,74)
den Grundstrom ausbreitenden Schwerewellen verbunden, die
0
-10
im Sommer dominieren. Wenn wir die Stärke des sommerlichen
72 km
Windjets, der in allen hier ausgewerteten Jahren Mitte Juli bei 1990 1995 2000 2005 2010
ca. 74 – 75 km auftrat, als Hinweis für die Änderung des Windfeldes
von der Stratosphäre bis zur Mesosphäre als Erklärung Regressionskoeffizienten des Zonal-
Abb. 24.2: Zeitreihen und lineare
der Schwerewellenvariationen ansehen, dann erwarten wir auch winds nach Abzug der mittleren in
einen Zusammenhang in den Jahr-zu-Jahr-Variationen beider Juliusruh gemessenen Winde für den
Parameter.
Monat Juli.
90 92 94 96 98 00 02 04 06 08 10 12
Du (m/sec)
40
20
at 88 km60
B =1.8 ; R=0.86 (99%)
GW activity (m2/s2)
at 84 km
0
60
40
20
0
40
20
at 80 km60
0
B =1.46 ; R=0.88 (99%)
B =0.77; R=0.52 (95%)
90 92 94 96 98 00 02 04 06 08 10 12
year
Abb. 24.3: Schwerewellentrends
in 80, 84 und 88 km.
(+) U max (m/s)
~75 km (westward)
-30
-40
-50
-60
-70
Juliusruh MF radar - mean July
1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
50
40
30
20
(/) mean GW - kinetic energy
(m/s)**2 at 80 km
Abb. 24.4: Variation der Schwerewellen in
80 km (rot) und des Windjets in ca. 75 km
(blau) im Juli (1998 – 2011).
In Abb. 24.4 wird die Variation der Schwerewellenaktivität in 80 km (rote Linie) zusammen
mit dem Maximum des Zonalwindes im Sommer bei ca. 74 – 75 km (blaue Linie) für die Jahre
von 1998 bis 2011 gezeigt. Beide Variationen sind in Antiphase und zeigen eine klare Korrelation
zwischen dem Sommerjet und der Schwerewellenaktivität. Sie bestätigen die statistisch gefundene
Relation zwischen zunehmender Schwerewellenaktivität bei zunehmendem Ostwind unterhalb von
80 km. Dies motiviert daher die weitere gemeinsame Untersuchung von Wind- und Schwerewellentrends.
Zukünftige Arbeiten sind vor allem auf die Untersuchung von Schwerewellenvariationen zu
anderen Jahreszeiten und in polaren Breiten auf Basis der Windmessungen in Andenes gerichtet.
Mögliche Erklärungen der hier gezeigten Schwerewellentrends, z. B. durch Zunahme der extratropischen
Schwerewellen in der Tropo- und Stratosphäre bzw. durch die Wirkung der globalen
Erwärmung auf die Zirkulation, sind Gegenstand der Zusammenarbeit mit Modellierungsarbeiten
zur atmosphärischen Zirkulation.
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