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

24 Klimatologie von Schwerewellen in der Troposphäre/unteren
Stratosphäre mittlerer Breiten
(K. Schulz-Schöllhammer, W. Singer, P.Hoffmann)
Atmosphärische Schwerewellen haben eine große Bedeutung für die großräumige Zirkulation
der Atmosphäre durch den Transport von Energie und Impuls sowie für die Kopplung zwischen
den verschiedenen Bereichen der Atmosphäre. In Modellen der allgemeinen Zirkulation können
Schwerewellen noch nicht aufgelöst werden, eine verbesserte Parameterisierung der Schwerewellen
ermöglicht jedoch eine Erhöhung der Modellauflösung und eine Verbesserung der Simulation
der großräumigen Zirkulation. Erforderliche Informationen über die Schwerewellenaktivität
in der unteren Atmosphäre im globalen Rahmen können die regulären Radiosondenmessungen
der Wetterdienste liefern. Die Erstellung eines globalen Datensatzes von Schwerewellenparametern
nach einer einheitlichen Analysemethodik ist Gegenstand des Schwerewellenprojektes
von SPARC (Stratospheric Processes And their Role in Climate), ein Beitrag hierzu sind die
Untersuchungen zu mittleren Breiten.
Hochaufgelöste Radiosondenbeobachtungen des Höhenprofils von Wind und Temperatur
mit einer Höhenauflösung von ca. 50 m erlauben die Bestimmung wesentlicher Eigenschaften
von Schwerewellen wie Wellenenergie, Perioden und Wellenlängen. Insbesondere ermöglicht die
Kombination von Wind- und Temperaturmessung die Bestimmung der horizontalen Ausbreitungsrichtung.
Die fluktuierenden Komponenten des Wind- und Temperaturprofils werden mit
Hilfe eines angepassten Hintergrundprofils (Polynom 2. Grades) getrennt für den Bereich von
Troposphäre und unterer Stratosphäre bestimmt und spektral analysiert. Abb. 24.1 zeigt als Beispiel
für die Station Lindenberg die Verteilung der horizontalen Ausbreitungsrichtungen und das
Spektrum der vertikalen Wellenzahlen der normalisierten Temperaturfluktuationen, wobei die
rote Kurve ein angepasstes Modellspektrum zur Bestimmung der charakteristischen vertikalen
Wellenzahl beschreibt.
Abb. 24.1 Spektrum der vertikalen Wellenzahlen der normalisierten
Temperaturfluktuationen und Histogramm der
horizontalen Ausbreitungsrichtung von Schwerewellen in der
Stratosphäre im März 1997.
Auf Grundlage der hochaufgelösten Radiosondenmessungen der Station Lindenberg (52 ◦ N,
14 ◦ E) des Deutschen Wetterdienstes wurden mittlere monatliche Klimatologien ausgewählter
Charakteristika von Schwerewellen für die Jahre 1997 und 1998 erarbeitet. Insgesamt wurden
ca. 2400 Aufstiege getrennt für die Bereiche von Troposphäre (2 - 9 km) und unterer Stratosphäre
(12 - 19 km) analysiert.