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

41 Modulation der globalen Zirkulation der oberen Mesosphäre
durch hohe Rossby-Wellenaktivität im Südwinter 2002
(E. Becker, A. Müllemann, F.-J. Lübken, H. Körnich, P. Hoffmann, M. Rapp, R. Latteck)
Abb. 41.1: Zonaler (a)-(d) und meridionaler Grundwind (A)-(D) vom
1. Juni - 31. Juli für die Jahre 1999-2002 nach Messungen mit dem MF
Radar in Andenes. Die Farbskalen geben die Windgeschwindigkeiten
in m s −1 an.
Während der MaCWAVE/
MIDAS-Kampagne 2002 wurde
in Andøya (Nordnorwegen)
ein Sommerzustand der
oberen Mesosphäre/unteren
Thermosphäre (MLT) beobachtet,
der sich in vielerlei
Hinsicht von Messungen
vorheriger Jahre unterschied.
Abbildung 41.1 zeigt
im oberen Teil die zonalen
Grundwinde, abgeleitet
aus Messungen mit dem MF
Radar in Andenes für den
Zeitraum vom 1. Juni bis
zum 31. Juli für vier aufeinander
folgende Jahre. Danach
hatte der Grundwind
im Höhenbereich von 75 bis
90 km im Sommer 2002 eine
deutliche westliche Anomalie
im Vergleich zu den
Jahren 1999-2001. Gleichzeitig
war in diesen Höhen der
äquatorwärts gerichtete Meridionalwind
deutlich abgeschwächt
und etwas nach unten
verschoben, wie der untere
Teil von Abbildung 41.1
zeigt. Alle wesentlichen, auch
bei anderen Messungen beobachteten Anomalien sind in Abbildung 41.2 zusammengefasst. Es
wurden während des gesamten Nordsommers 2002 niedrigere Temperaturen unterhalb von etwa
83 km beobachtet, während sich darüber eine Erwärmung andeutete. Schließlich wurde erstmalig
in 70-80 km Höhe der nördlichen Sommermesosphäre Turbulenz gemessen. Weitere Details
dieser Messungen findet man u.a. im Kapitel 18.
Da die Dynamik der MLT durch interne Schwerewellen kontrolliert wird, liegt es nahe anzunehmen,
dass sich die Schwerewellenaktivität während des Sommers 2002 auf der Nordhemisphäre
von der Aktivität früherer Jahre unterschied. Ein möglicher Mechanismus hierfür wurde
von Becker und Schmitz (J. Atmos. Sci., 60, 2003) auf der Basis von Modellexperimenten
formuliert. Danach hängt die globale, klimatologische Schwerewellendynamik in der Mesosphäre
empfindlich von der planetaren Rossby-Wellenanregung in der jeweiligen Wintertroposphäre
ab. Die Ursache für diese Abhängigkeit besteht darin, dass die Schwerewellenausbreitung und
-brechung in der von den Rossby-Wellen veränderten globalen Zirkulation moduliert wird.
In der Tat befanden sich die südliche Wintertroposphäre und -stratosphäre im Jahre 2002 in
einem anomalen Zustand, der mit einer ungewöhnlich hohen Rossby-Wellenaktivität verbunden
war. Abbildung 41.3 zeigt die Anomalien für den zonalen Wind und die Temperatur auf der Basis
der NCAR/NCEP-Reanalysedaten von 1948-2002. Danach war der stratosphärische Polarwirbel
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