Dr. Erich Becker (NWRA) wird im IAP-Kolloquium am 2. März 2023 einen Vortrag zum Thema "Multi-step vertical coupling and secondary gravity waves after the Tonga eruption" halten. 
Er wird über die mehrstufige vertikale Kopplung (MSVC) sprechen und darüber, wie sie einen Paradigmenwechsel in Bezug auf die Rolle von Schwerewellen (GW) in der winterlichen mittleren und oberen Atmosphäre beschreibt. Es ist bekannt, dass sich primäre GWs in die winterliche Stratosphäre und die untere Mesosphäre ausbreiten, wo sie sich auflösen. Da dieser Prozess jedoch räumlich begrenzt und intermittierend ist, werden sekundäre GWs erzeugt. Diese breiten sich in die untere Thermosphäre aus, zerstreuen sich und erzeugen tertiäre GWs und so weiter. Jüngste Modellierungs- und Beobachtungsstudien haben gezeigt, dass sekundäre und tertiäre GWs aus MSVC die vorherrschenden GWs in der oberen Mesosphäre und in der Thermosphäre während des Winters sind. MSVC kann nicht mit GW-Parametrisierungen simuliert werden, wie sie in herkömmlichen Modellen für die gesamte Atmosphäre verwendet werden. Das HIgh Altitude Mechanistic general Circulation Model (HIAMCM) löst mittelgroße GWs von der Oberfläche bis zu z~450 km auf, einschließlich MSVC, die durch primäre GWs von Jets, Fronten und Orographie induziert werden. Ermöglicht wird dies durch die Kombination einer ausreichend hohen räumlichen Auflösung mit fortschrittlichen Methoden für turbulente und molekulare Diffusion. Für die Simulation von beobachteten Ereignissen können die großen Skalen des HIAMCM an die MERRA-2-Reanalyse angeglichen werden.

Selbst die höchsten Auflösungen, die in GW-auflösenden Ganzatmosphärenmodellen möglich sind, reichen bei weitem nicht aus, um die primären GWs aus tiefer Konvektion oder Vulkanausbrüchen zu simulieren. Wenn MSVC von solchen primären GWs berücksichtigt werden soll, müssen die lokalisierten und intermittierenden Umgebungsströmungseffekte, die sekundäre GWs in größeren Höhen erzeugen, mit anderen Mitteln berechnet und dann in das globale Modell implementiert werden. Wir führen diese Berechnungen mit dem Model for gravity wavE SOurce, Ray trAcing and reConstruction (MESORAC) durch. Außerdem kann die neutrale Dynamik des HIAMCM mit dem Ionosphärenmodell SAMI-3 gekoppelt werden.  

Er wird aktuelle Anwendungen des HIAMCM hinsichtlich der thermosphärischen Reaktion während der plötzlichen Erwärmung der Stratosphäre im Jahr 2017 vorstellen. Darüber hinaus wird er die Ergebnisse des gekoppelten MESORAC-HIAMCM-SAMI3-Modellsystems für den Vulkanausbruch auf Tonga am 15. Januar 2023 vorstellen. Die Präsentation wird zeigen, dass die primären GWs dieses Ereignisses nicht direkt für die in der Thermosphäre/Ionosphäre rund um den Globus beobachteten Fernfeldeffekte verantwortlich sein können.  Vielmehr können die sekundären GWs, die durch die Dissipation der primären GWs des Tonga-Ereignisses erzeugt werden, viele der spektakulären globalen Welleneffekte in der oberen Atmosphäre erklären. Die SAMI-3-Simulation zeigt die Entwicklung von `superäquatorialen Plasmablasen' über dem Pazifik als Reaktion auf Tonga. Insgesamt liefern die Studien deutliche Hinweise darauf, dass die durch das Tonga-Ereignis verursachten Störungen in der oberen Atmosphäre nicht auf Lamb-Wellen zurückzuführen sind (wie in vielen Studien über dieses Ereignis vermutet wurde), sondern auf MSVC.