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

29 Die Änderung des Tropopausendruckes im Januar 1979-1992
(G. Schmitz, D. Peters, G. Entzian, H. Voß)
Die Verteilung der Spurengase in der Troposphäre und Stratosphäre ist bestimmt durch chemische
Reaktionen, Transportprozesse und insbesondere auch durch den Austausch zwischen
diesen beiden Höhengebieten. Es ist bekannt, dass in der Troposphäre die charakteristische Zeit
des vertikalen Austausches von Luftteilchen sehr viel kürzer ist als die Zeitskala des Transportes
durch die Stratosphäre. Die Tropopause stellt eine sehr komplexe Schicht für die Mischungsprozesse
dar und es ist erforderlich mehr über die Prozesse zu kennen, die die Tropopausenhöhe
und ihre Variabilität in unterschiedlichen charakteristischen Zeiten bestimmen. So sind bis heute
diese Prozesse nicht klar verstanden. In den Tropen sind die Strahlungs– und die Konvektions–
Prozesse bestimmend, während in den Extratropen großräumige Wellenprozesse und die wellengetriebene
mittlere meridionale Zirkulation die Höhe der Tropopause beeinflussen (Gabriel et
al., 1999). Die großräumigen dynamischen Prozesse in der Troposphäre und Stratosphäre sind
sehr veränderlich in unterschiedlichsten Zeitskalen und es ist daher ein Einfluss auf die Höhe der
Tropopause zu erwarten.
Die Aufgabe des Beitrages ist es, das charakteristische räumliche Muster der Änderung des
Tropopausendruckes im Januar der Nordhemisphäre, der Jahre 1979-1992 (im folgenden als
Trend bezeichnet) zu bestimmen, den Zusammenhang mit der Änderung des Gesamtozons anzugeben
und in Verbindung zu möglichen Änderungen der großräumigen Flüsse zu diskutieren
(Schmitz et al., 1999). Die Untersuchungen zur Tropopause werden getrennt für den zonal gemittelten
Anteil und für die Abweichungen davon angegeben. Es wurde der einzelne Monat Januar
als eine besonders extreme Situation gewählt. Hoinka (Mon. Wea. Rev., 126, 3303, 1998) be-
trachtet Jahres- bzw. Wintermittel.
Grundlage der Untersuchungen für
die Höhe der Tropopause bilden die
ECMWFre-Analysen und zum Gesamtozon
die Daten von McPeters und Beach
(TOMSVersion7-O3 gridded data 1978-
1993, CD-ROM, 1996). Es wird im folgenden
die ” lapse rate“ Definition der
WMO (Report No. 182, Genf, 1992) zur
Berechnung der Tropopause genutzt.
Der lineare Regressionskoeffizient des
zonal gemittelten Tropopausendruckes
für die Jahre 1979-1992 ist in Abb. 29.1
angegeben mit statistisch signifikanten
Werten von etwa 1 hPa/Jahr in den geographischen
Breiten 50 ◦ -60 ◦ N und von
-1.5 hPa/Jahr bei 33 ◦ N, das ein gegenläufiges
Verhalten in den beiden Breitenregionen
der winterlichen Hemisphäre
angibt.
Dieses Verhalten kann auf der Grundlage
der Ergebnisse von 2D-Zirkulations-
Modellrechnungen, (Gabriel et al., 1999)
verstanden werden, die mit einer Zunahme
der planetaren Wellenflüsse eine
Abb. 29.1 Lineare Regression mit der Zeit des
zonal gemittelten Tropopausendruckes [hPa/Jahr], •
statistisch signifikante Werte, 95% - Vertrauensintervalle
sind angegeben.
Verstärkung des aufsteigenden Zweiges der residuellen Zirkulation (höhere Lage der Tropopause)
in den Subtropen und des absteigenden Zweiges der Zirkulationszelle (tiefere Lage der Tropopause)
in mittleren Breiten zeigen. Erste Untersuchungen zum räumlichen Muster der Veränderung