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

46 Dekadische längenabhängige Ozonänderungen der Nordhemisphäre
für den mittleren Januar 1960-2000
(D. Peters, G. Entzian, G. Schmitz)
Die Bewertung der Wirkung der Ozonchemie an einem beliebigen Ort in der Atmosphäre infolge
natürlich und anthropogen erzeugter Luftbeimengungen erfordert das Wissen über dynamisch
induzierte Ozonvariationen an diesem Ort.
Viele Beobachtungs- und Modellstudien zum Ozon beschäftigen sich mit den Prozessen,
die die zonal gemittelte Ozonvariabilität bestimmen. Die Struktur der längenabhängigen dekadischen
Ozonänderungen zu untersuchen, ist darüber hinaus von großem wissenschaftlichen
Interesse. Zum Beispiel war die Gesamtozonabnahme über Zentraleuropa in der 1980er Dekade
zweimal größer als die der zonal gemittelten Änderung (Peters & Entzian, J. Climate, 12, 1999).
Das bedeutet, dass der längenabhängige Anteil der Ozonänderung von der gleichen Größenordnung
war wie die Ozonänderung des zonal gemittelten Anteils. Es wurde darüber hinaus
gezeigt, dass die dekadische Wellenstruktur in der geopotentiellen Höhe die längenabhängigen
dekadischen Ozonänderungen verursacht. Der meridionale Ozontransport durch sich ändernde
planetare Wellen dominiert in der Höhenregion von der oberen Troposphäre bis zum Ozonschichtmaximum
in etwa ∼ 20 km Höhe in den nordhemisphärischen Wintern der 80er Jahre.
Die längenabhängigen Ozonänderungen haben viele Implikationen, zum Beispiel sind sie wichtig
für das Auftreten von tiefen Ozonminilöchern oder für die Dynamik von Rückkopplungsprozessen
(siehe Kap. 47). In dieser Studie erweitern wir unsere Untersuchung der 1980er Dekade auf
die Periode von 1959 bis 2001. Die Ergebnisse stellen eine erste Approximation der dekadischen
Änderungen für die längenabhängige Ozonverteilung der 4 Dekaden dar, die bisher unbekannt
waren. Erst durch die NCEP Re-Analysen, die diese Periode umfassen, und mit der Hilfe eines
linearen Transportmodells für großräumige Wellen war es möglich, die dekadischen Änderungen
für alle 4 Dekaden zu berechnen.
Geopotential height in m
400
300
200
100
0
1960 1970 1980 1990 2000
Time in a
Abb. 46.1: Geopotentielle Höhenstörung über Zentraleuropa
(50 ◦ N, 10 ◦ O) in der 300 hPa Schicht. Lineare Regression mit
der Zeit (2,5 m a −1 ) (Trend, gerade Linie) und 11 Jahre gleitendes
Mittel (dekadische Änderung, gestrichelte Linie).
126
400
300
200
100
0
Die zonal gemittelte Ozonverteilung
wurde nach NASA
Messungen mit Satelliten für
Januar 1979 fest vorgegeben
(McPeters et al., J. Geophys.
Res., 89, 1984), um nur die
von Wellen induzierten Transporte
zu bestimmen. Wir berechneten
eine 3-dimensionale
Ozonverteilung der Ozonänderungen
bis etwa 30 km Höhe,
aber diskutieren im Folgenden
nur Gesamtozonänderungen.
Die monatlich gemittelten
Januarwerte der geopotentiellen
Höhenstörung (Abweichung
vom zonalen Mittel) über Zentraleuropa
(50 ◦ N, 10 ◦ O) in
der 300 hPa Schicht sind in der
Abb. 46.1 für die Periode 1959-
2001 dargestellt, als ein guter
Indikator für die großräumige
Wellendynamik in der oberen
Troposphäre und in der unteren
Stratosphäre über Europa.