Auswirkungen planetarer Wellen im Winter

Planetare Wellen sind die Hauptursache für die große Variabilität der polaren Atmosphäre im Winter. Diese großräumigen Wellenbewegungen in der Tropo- und Stratosphäre sind in der Nordhemisphäre besonders ausgeprägt und führen dazu, dass es im Winter regelmäßig sogenannte „plötzliche Stratosphärenerwärmungen“ gibt. Diese unerwarteten Erwärmungen von bis zu 90°C über der normalen Temperatur der Stratopause werden seit mehreren Jahrzehnten beobachtet. Nun erweitern wir diese Untersuchungen um die Auswirkungen für die Atmosphäre oberhalb der Stratopause. Die Änderungen der Dynamik der Atmosphäre während Stratosphärenerwärmungen sind interessant, da lokal ähnliche Luftströmungen auftreten wie bei der Winter-Sommer-Umstellung in der kompletten Hemisphäre. Mithilfe der regelmäßigen Wind- und Temperaturmessungen mit Lidars und Radars in der Strato- und Mesosphäre der mittleren und hohen Breiten können wir die thermische und dynamische Struktur untersuchen. Dabei beobachten wir in der Nordhemisphäre eine hohe Variabilität der untersuchten Parameter.

Dies ist ein Anzeichen dafür, dass der Polarwirbel (das in der winterlichen Stratosphäre regelmäßig über der Polregion gebildete Tiefdruckgebiet) häufig gestört ist. Die lokalen Messungen werden mit hemisphärischen Beobachtungen von Satelliten kombiniert, um Ursache und Wirkung der lokalen Temperaturerhöhungen genauer zu untersuchen. Hierdurch ist es möglich, sowohl planetare als auch lokale Skalen (<100 km) abzudecken. Eine derzeit offene Frage ist z.B. die Auswirkung der planetaren Wellen auf die Ausbreitung der kurzskaligen Schwerewellen.

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • F.-J. Lübken, J. Höffner, T. P. Viehl, B. Kaifler und R. J. Morris, Winter/summer mesopause temperature transition at Davis (69°S) in 2011/2012, Geophys. Res. Lett., doi:10.1002/2014GL060777, 2014.
  • N. Kaifler, G. Baumgarten, A. R. Klekociuk, S. P. Alexander, J. Fiedler und F.-J. Lübken, Small scale structures of NLC observed by lidar at 69°N/69°S and their possible relation to gravity waves, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 104, 244-252, doi:10.1016/j.jastp.2013.01.004, 2013.
  • S. Suzuki, F.-J. Lübken, G. Baumgarten, N. Kaifler, R. Eixmann, B. P. Williams und T. Nakamura, Vertical propagation of mesoscale gravity wave from the lower to the upper atmosphere, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 97, 29-36, doi:10.1016/j.jastp.2013.01.012, 2013.
  • J. Hildebrand, G. Baumgarten, J. Fiedler, U.-P. Hoppe, B. Kaifler, F.-J. Lübken und B. P. Williams, Combined wind measurements by two different lidar instruments in the Arctic middle atmosphere, Atmos. Meas. Tech., 5, 2433-2445, doi:10.5194/amt-5-2433-2012, 2012.
  • V. Matthias, P. Hoffmann, M. Rapp und G. Baumgarten, Composite analysis of the temporal development of waves in the polar MLT region during stratospheric warmings, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., doi:10.1016/j.jastp.2012.04.004, 2012.

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Dr. Gerd Baumgarten