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

Abb. 16.2 weiter auseinander als in der zweiten Augusthälfte bis Anfang September). Eine
ähnliche Asymmetrie der saisonalen Übergange mit einem langsameren Übergang im Frühjahr
als im Herbst wurde auch schon in der thermischen Struktur der Sommermesopausenregion beobachtet.
Allgemein geht man davon aus, dass die thermische Struktur der Sommermesopause
durch dynamische Prozesse im Zusammenhang mit dem Brechen von Schwerewellen erzeugt
wird. Schwerewellen werden dabei in der Troposphäre angeregt und breiten sich durch die Stratosphäre
bis in die obere Mesosphäre aus. Die Ausbreitungsbedingungen der Wellen werden
wiederum maßgeblich durch das Hintergrundwindfeld bestimmt. Der aus unseren Messungen
abgeleitete saisonale Verlauf des Windfelds stimmt gut mit der saisonalen Variation der thermischen
Struktur der Sommermesopausenregion überein. Dies ist eine Bestätigung des oben
angedeuteten Einflusses der Schwerewellen auf die thermische Struktur der Mesopausenregion.
Um die Breitenabhängigkeit der thermischen
Struktur und des Windfelds der polaren Sommermesosphäre
zu untersuchen, wurden außer den
Messungen bei 69 ◦ N auch Messungen mit fallenden
Kugeln in sehr hohen arktischen Breiten (Spitzbergen,
78 ◦ N, siehe auch Kap. 11) und in der Antarktis
(Rothera, 68 ◦ S) durchgeführt. Die mittleren
Winde der Messungen bei 78 ◦ N während der Sommersaison
(=Mitte Juli bis Mitte August) sind in
Abb. 16.3 gezeigt. Der Vergleich mit den mittleren
Winden derselben Jahreszeit bei 69 ◦ N zeigt, dass
die zonalen Winde bei 78 ◦ N um etwa einen Faktor
2 geringer sind als bei 69 ◦ N. Eine Abnahme
des mittleren Zonalwinds in Richtung Pol erwartet
man für eine zonal symmetrische Zirkulation.
Eine solche Abnahme des Zonalwinds zum Pol hin
wird auch von Modellrechnungen wie z. B. mit dem
COMMA/IAP-Modell wiedergegeben (siehe auch
Kap. 20).
In Abb. 16.4 werden mittlere Zonalwinde, die
bei 68 ◦ S im Südsommer (Januar) gemessen wurden,
mit entsprechenden Messungen bei 69 ◦ N (Juli)
verglichen. Aus dieser Abbildung ergibt sich, dass
es im Rahmen der natürlichen Variabilitäten keine
hemisphärischen Unterschiede im Zonalwind gibt.
In der Literatur werden möglicherweise vorhandene
hemisphärische Unterschiede in der Häufigkeit
von NLC, PMSE und PMC diskutiert, welche auf
Abweichungen der dynamischen und/oder thermischen
Struktur zurückgeführt werden. Aus unseren
Messungen mit fallenden Kugeln lässt sich jedoch
zusammenfassend feststellen, dass sich weder die
thermische noch die dynamische Struktur der Sommermesosphäre
in beiden Hemisphären wesentlich
voneinander unterscheiden. Damit weichen unsere
Messungen in der Südhemisphäre auch deutlich
von der Referenzatmosphäre CIRA ab, die für den
Zonalwind einen deutlichen Nord/Süd-Unterschied
aufzeigt. Unter Berücksichtigung unserer Messergebnisse
sollte CIRA daher möglichst bald aktualisiert
werden.
61
Höhe [km]
85
80
75
70
65
60
55
50
78˚N Mitte ¦¨§�©� � �������������
Juli
69˚N Mitte ¦�§�©� � �����£���£���
Juli
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Zonalwind [m/s]
Abb. 16.3: Mittlere Zonalwinde im Sommer
bei 78 ◦ N (rot) und bei 69 ◦ N (blau). Die schraffierten
Bereiche geben die natürlichen Variabilitäten
der Winde an.
Höhe [km]
80
70
60
50
40
30
68˚S Januar
69˚N Juli
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Zonalwind [m/s]
Abb. 16.4: Mittlere Zonalwinde im Sommer
bei 68 ◦ S (rot) und bei 69 ◦ N (blau). Die schraffierten
Bereiche geben die natürlichen Variabilitäten
der Winde an.
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