Prof. Erich Becker (North West Research Associates, Boulder, CO, United States) wird im Rahmen des IAP-Kolloquiums in diesem Sommersemester am Donnerstag, den 7. April um 10:00 Uhr einen Vortrag zum Thema "Dynamical coupling from the troposphere to the thermosphere during the SSW 2017" halten.

Er wird erörtern, wie die mehrstufige vertikale Kopplung (MSVC) einen Paradigmenwechsel hinsichtlich der Rolle von Schwerewellen (GWs) 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 zerstreuen. Da dieser Prozess jedoch räumlich begrenzt und zeitlich unstetig 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 von 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.

In seinem Vortrag wird er das HIgh Altitude Mechanistic general Circulation Model (HIAMCM) beschreiben, das mittelgroße GWs von der Oberfläche bis zu z~450 km auflöst, einschließlich MSVC, die durch primäre GWs von Jets, Fronten und Orographie verursacht werden. Ermöglicht wird dies durch die Kombination einer ausreichend hohen räumlichen Auflösung mit fortschrittlichen Methoden für turbulente und molekulare Diffusion. Darüber hinaus kann das HIAMCM in der Troposphäre und Stratosphäre an die MERRA-2-Reanalyse angepasst werden. Das Nudging wird im Spektralraum durchgeführt und ist auf horizontale Wellenlängen größer als ~1500-2000 km beschränkt. Infolgedessen wird die Erzeugung, Ausbreitung und Dissipation von aufgelösten GWs durch das Nudging nicht beeinflusst und wie im freilaufenden Modell simuliert. Er stellt eine aktuelle Anwendung des HIAMCM für den nordhemisphärischen Winter 2016-2017 vor, der durch einen starken Polarwirbel Ende Dezember und eine starke plötzliche Stratosphärenerwärmung (SSW) Ende Januar und Anfang Februar gekennzeichnet war. Das HIAMCM simuliert die bekannten Änderungen der GW-Effekte während des SSW in der mittleren Winteratmosphäre, einschließlich der Umkehrung des mesosphärischen GW-Widerstands und der mesosphärischen Abkühlung während der Windumkehr. In größeren Höhen zeigt das Modell eine deutliche Verringerung des MSVC, was zu einer viel schwächeren GW-Aktivität in der Thermosphäre während der SSW im Vergleich zur Starkwirbelperiode führt. Die Wellenlängen, Phasengeschwindigkeiten und Ausbreitungsrichtungen der simulierten GWs in der Thermosphäre weisen eine starke Ähnlichkeit mit den beobachteten Störungen des Gesamtelektronengehalts (TEC) über Europa und Nordamerika auf, was darauf hindeutet, dass diese TEC-Störungen und ihre Reaktion während der SSW auf MSVC zurückzuführen sind.