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

27 Thermische Gezeiten in der Atmosphäre und ihre Interpretation
mit dem allgemeinen Zirkulationsmodell AGCM-DNM
(N. Grieger, G. Schmitz, E.M. Volodin, B. Wecke, P. Hoffmann, H. Schröder)
Thermische Gezeiten werden in der Mesosphäre schon lange beobachtet, u.a. Manson et
al. (J. Atmos. Terr. Phys., 51, 579, 1989), sie breiten sich als großräumige Wellen von der
Troposphäre, Stratosphäre bis in die Mesosphäre aus und sind damit bestimmt durch den Einfluss
der unterschiedlichen Höhengebiete. Angeregt werden die Gezeiten im wesentlichen in der
Troposphäre durch die Absorption der solaren Strahlung im Wasserdampf und in der Stratosphäre
durch das Ozon. Im folgenden geben wir einen Vergleich von Radarbeobachtungen und
GCM-Rechnungen an und zeigen in einer ersten Analyse die Bedeutung der nichtmigrierenden
Gezeitenkomponenten in der Mesosphäre.
Grundlage der Modellrechnungen bildet das allgemeine Zirkulationsmodell AGCM–DNM
(Volodin und Schmitz, Tellus, 1999) mit der obersten Schicht bei etwa 90 km Höhe. Es berücksichtigt
eine Schwerewellen-Parametrisierung, Hines (J. Atmos. Sol. Terr. Phys., 59, 371, 1997),
und erfasst die großräumige Kondensation und Konvektion. Damit ist es besonders geeignet, die
Anregung nichtmigrierender Gezeitenkomponenten in der Troposphäre zu beschreiben.
Abb. 27.1 Amplituden [m/s] und Phasen [LT] der halbtägigen Gezeit im zonalen
Wind für Januar. Vergleich zwischen MF-Radar Beobachtungen in Juliusruh (schwarz),
15 ◦ O, 56 ◦ N) und den Modellgezeiten (rot). Die Beobachtungen stellen 10-Tagesmittel
mit 5 Tagen Zeitversetzung dar, die Modellergebnisse sind tägliche Werte.(dargestellte
Schwankungsbreite: 1 σ)
Der Vergleich der Modellergebnisse mit MF-Radar Windmessungen in Juliusruh (Januar
1990–1999), Abb. 27.1, zeigt eine gute Übereinstimmung in der mittleren vertikalen Struktur
der halbtägigen Gezeit. Auch die Schwankungsbreite der Messergebnisse wird annähernd widergegeben.
Die Schwankungen der Modellgezeiten resultieren im wesentlichen aus dem Beitrag der
nichtmigrierenden Gezeitenkomponente. So schwankt die halbtägige migrierende Komponente
nur um etwa 10 % an der Station Juliusruh, während die nichtmigrierende Komponente dort
mit mehr als 200 % auch absolut den überwiegenden Anteil liefert.