Institutsbericht 2002/2003 - Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik ...

Von Interesse ist, dass die gezeigten Jahresgänge auch mit den Beobachtungsanalysen von
Forbes et al. (J. Geophys. Res., 108, 2003 ) gut übereinstimmen (ebenfalls Bild 39.1). Dort
wurden aus Satellitendaten für den Horizontalwind (September 1991 – Dezember 1994) die
saisonal abhängigen Amplituden aller nichtmigrierenden Komponenten mit Wellenzahlen < 6
abgeleitet. Es zeigt sich, dass die Komponenten S0 (längenunabhängig), W2, und O3 die größten
Anteile liefern. Wie in diesen Daten projiziert auch in den Modellen der W2-Anteil unter den
Hough-Moden gut auf den ersten symmetrischen westwärts laufenden Schwerewellen-Mode bei
Wellenzahl 2, während die O3-Komponente einen Beitrag der ersten antisymmetrischen Kelvin-
Mode bei dieser Wellenzahl andeutet. Auch die saisonale Abhängigkeit der beiden gezeigten
Gezeitenkomponenten entspricht gut dem Beobachtungsbefund, so dass die Modelle scheinbar
wesentliche Aspekte der betreffenden Dynamik erfassen.
Abb. 39.1: Der Jahresgang der Amplitude des nordwärts gerichteten
Windes bei 92, 5 km Höhe in der westwärts laufenden nichtmigrierenden
ganztägigen Gezeit mit zonaler Wellenzahl 2 (links) und der ostwärts
laufenden Welle 3 (rechts). Gezeigt sind die Ergebnisse aus dem GCM
und dem linearen Modell. Einheiten sind m s −1 . Die blaue Isolinie ist
die 10 m s −1 -Kontur (links) und die 5 m s −1 -Kontur (rechts) aus den
Analysen von Satellitendaten (UARS) durch Forbes et al. (2003)
Hinsichtlich des Mechanismus
der nichtmigrierenden
Gezeit zeigt sich für die
bisher von uns am ausführlichsten
untersuchten Monate
Januar und Juli, dass
der größte Anteil bereits
durch die Wechselwirkung
zwischen nichtmigrierender
Gezeitenheizung mit dem
längenunabhängigen Anteil
der jeweiligen Referenzatmosphäre
entsteht. In dem
betreffenden Antrieb ist der
Anteil von größter Bedeutung,
der aus der längenabhängigenKondensation
und Konvektion in der
Troposphäre stammt. Eine
weitere wichtige Komponente
in der nichtmigrierenden
Gezeit ist allerdings
auch die, welche aus dem
Antrieb eines Modells mit
stationären Wellen mit nur der migrierenden Heizung resultiert. Hier spielt die Absorption solarer
Strahlung durch den troposphärischen Wasserdampf die bedeutendste Rolle.
Soweit wurde für das untersuchte GCM gezeigt, dass seine Gezeitenklimatologie, die in wesentlichen
Aspekten mit Beobachtungen übereinstimmt, gut durch ein lineares Modell reproduziert
werden kann, in dem die Analyse von Ursache und Wirkung gegenüber dem GCM wesentlich
erleichtert ist. Die Wechselwirkung zwischen nichtmigrierender Heizung in der Troposphäre und
dem längenunabhängigen Anteil der Atmosphäre erweist sich als wichtigster Prozess bei der
Erzeugung der nichtmigrierenden Gezeiten. Jedoch tragen auch die stationären Wellen merkbar
bei. Die Jahresgänge der längenunabhängigen Referenzatmosphäre, der stationären Wellen, der
migrierenden Heizung mittels Wasserdampfes, und der nichtmigrierenden infolge Konvektion
und Kondensation sollten auch entscheidend für das Verständnis der saisonalen Abhängigkeit
der nichtmigrierenden Gezeit als ganzes sein. Dies wird in Zukunft genauer zu untersuchen sein,
wobei auch ein Vergleich mit anderen GCMs geplant ist, denn insbesondere die Gezeitenheizung
und die planetaren Wellen variieren zwischen verschiedenen Modellen nicht unerheblich. Eine
weitere wichtige Aufgabe für die Zukunft ist die Erklärung noch bestehender Unterschiede zwischen
Modellen und Beobachtung, wobei auch der Variabilität der nichtmigrierenden Gezeiten
Beachtung geschenkt werden sollte.
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