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

47 Zum Einfluss dekadischer längenabhängiger Ozonänderungen
auf die Zirkulation über der Nordatlantik-Europa Region
(I. Kirchner 7 , D. Peters)
Die längenabhängige Ozonänderung in der oberen Troposphäre und in der unteren Stratosphäre
auf der Nordhalbkugel ist hauptsächlich durch die dekadische Änderung des Ozontransports
durch planetare Wellen im Winter der 1980er Dekade verursacht (siehe Kap. 46). Die Änderungen
sind unterhalb des Ozonschichtmaximums (nahe 70 hPa in mittleren Breiten) am stärksten
und sie haben die gleiche Größenordnung wie die zonal gemittelten Änderungen (siehe
Abb. 47.1). Die Rückkoppelung der Strahlungsanregung, getriggert durch die Ozonanomalie
nahe der Tropopause, auf die Variabilität der Dynamik ist noch nicht verstanden.
In der Tropopausenregion ergeben sich nur relative kleine Änderungen der Strahlungserwärmungsraten,
diese können aber die Strahlungsbilanz effektiv beeinflussen und haben das Potenzial,
die Troposphäre und Stratosphäre sowie die Subtropen und mittleren Breiten im Winter zu
verkoppeln. Der direkte oder indirekte Einfluss dieser Strahlungsanregung über mehrere Tage
oder einige Wochen auf die großräumige Zirkulation ist unbekannt. In dieser Studie untersuchen
wir den Einfluss der längenabhängigen Ozonänderungen auf die großräumige Dynamik insbesondere
über der Nordatlantik-Europaregion, wobei wir uns auf den Januarmonat der 80er Dekade
beschränken, in dem die Ozonänderungen am stärksten waren. Die Antwort der Zirkulation wird
mittels einer winterlichen Sensitivitätsstudie mit einem allgemeinen Zirkulationsmodell (AZM)
bestimmt (Kirchner & Peters, Ann. Geophysicae, 21, 2003).
Abb. 47.1: Ozonanomalie, die als Antrieb im Modell verwendet
wurde.
Für die Simulation des Winters
wurden zwei verschiedene
Ozonfelder im Hamburger
AZM-ECHAM 4 implementiert,
das eine horizontale
Auflösung von T42 und 19 vertikale
Schichten bis 10 hPa aufweist.
Beide Felder zeigen eine
3-dimensionale Ozonverteilung,
die auf den beobachteten Änderungen
der Wellenstruktur in
den 80er Jahren für den Monat
Januar beruht. Das erste
Feld stellt die über 15 Jahre
gemittelte Referenzklimatologie
dar und das zweite beinhaltet
zusätzlich das geänderte
Ozonfeld (Anomalie) der
1980er Jahre im Vergleich zum
Referenzfeld für die mittleren
und polaren Breiten der Nordhemisphäre.
Für beide Ozonfelder wurden
fünf statistisch unabhängige
Experimente gerechnet mit
jeweils gleicher Meeresoberflächentemperatur
der fünf Win-
ter von 1988 bis 1992. Die AZM Experimente wurden paarweise mit identischen Anfangsbedingungen
bei Verwendung des ECHAM4 für beide Ozonfelder ausgeführt.
7 FU Berlin, Institut für Meteorologie, Berlin
128