LEIBNIZ-INsTITUT FöUR ATMOsPHöARENPHYsIK e. V. an der ...

Modellierung der 2-Niveau Mesopause mit dem COMMA/IAP Modell:
COMMA/IAP (Cologne Model of the Middle Atmosphere/Institute of Atmospheric Physics
Kühlungsborn) ist ein Synonym eines Software-Pakets für die numerische Simulation der allgemeinen
Zirkulation der mittleren Atmosphäre. Globale 3d Gitterpunktstruktur: 36 Breiten,
64 Längen und 118 Druckniveaus. Zeitschritt: ∆t= 225 sec. Höhenbereich: 0-150 km mit ∆z
=1,1 km. COMMA/IAP beschreibt die wichtigsten energetischen Prozesse der Absorption und
Emission solarer und terrestrischer Strahlung sowie Energiebeiträge aus exothermischen chemischen
Reaktionen. Die berechnete Modellatmosphäre erlaubt sowohl eine Beschreibung der
jahreszeitlichen Veränderung von Wind und Temperatur als auch Prognosen der tageszeitlichen
Variationen innerhalb der Atmosphäre. Hierbei sind von besonderem Interesse atmosphärische
Wellen (z.B. planetare Wellen, thermisch induzierte Gezeiten, kleinskalige Schwerewellen), die
hochvariabel den aktuellen Zustand der Atmosphäre wesentlich bestimmen. Die folgenden 4 Abbildungen
zeigen Ergebnisse der Modellierung.
Abb. 6.9 Berechnete nächtliche (22-
04 LT) Mesopausenhöhen (blau) und
-temperaturen (rot) als Funktion der
Breite für den 21. Juni. Resultate: 2-
Niveau Mesopause erfolgreich modelliert.
Mesopausenhöhe über Teneriffa
ist 85 km. Mesopause über Sommerpol
liegt bei 92 km mit einer Temperatur
von 110 K.
Abb. 6.11 Tageszeitliche Variation
der Höhe des lokalen Temperatur-
Minimums in 1.5 h Intervallen für
den 21. Juni mit chemischer Heizung.
Die Gezeiteneffekte modifizieren die 2-
Niveau-Struktur der Mesopausenhöhe.
Abb. 6.10 Thermisches Gleichgewicht
in ruhender Atmosphäre mit solarer
und terrestrischer Strahlung und
exothermer Chemie der Spurengase
(21. Juni und 52.5 ◦ S). Mit wachsender
chemischer Energie entwickelt sich innerhalb
der Mesopausenregion eine Inversion,
deren oberes Niveau den ” Normalzustand“der
Mesopause prägt.
Abb. 6.12 Tageszeitliche Variation
der Höhe des lokalen Temperatur-
Minimums in 1.5 h Intervallen für
den 21. Juni ohne chemische Heizung.
Die Höhe der Mesopause wird ” verschmiert“
und sinkt auf < 95km.
Schlussfolgerung: Erstmalig können mit Hilfe dieser Modellsimulationen die Beobachtungen zur
Existenz einer globalen 2-Niveau Mesopausenstruktur bestätigt und interpretiert werden.