Modellbeschreibung von MIMAS

Ein 3-d Lagrange’sches Eistransportmodell (MIMAS) beschreibt die Bildung und den Lebenszyklus von Eisteilchen in der polaren Sommermesopausenregion. MIMAS enthält Module zur Behandlung einer vereinfachten mesosphärischen Chemie und den Transport von Wasserdampf, und berechnet die Mikrophysik an einzelnen Eisteilchen (40 Millionen) auf ihren Trajektorienbahnen (Berger und von Zahn, 2002; von Zahn und Berger, 2003). Hierfür benötigt das Eistransportmodell eine fortlaufende  Initialisierung, einmal pro Stunde, aus 3-d atmosphärischen Hintergrundwinden, Temperaturen, Luftdrücken und –dichten. Diese werden aus einem konsistenten Datensatz eines GCMs, z.B. LIMA geliefert. Weiterhin muss zum ersten Zeitschritt ein 3-d Wasserdampffeld als Startwert zur Verfügung gestellt werden, während innerhalb der zeitlichen Eissimulation Wasserdampfwerte als Randwerte der Eismodelldomäne (78 bis 94 km Höhe, 37.5°N/S bis 90°N/S als Breitenbereich) spezifiziert werden müssen. MIMAS berechnet eine Eiswolkenverteilung während einer ganzen Sommersaison jeweils für die Nordhemisphäre vom 15. Mai bis 25. August und für die Südhemisphäre vom 15. November bis 25. Februar. Hierbei wird die Sommermesopausenregion mit 20 Millionen Nukleationskeimen, den sogenannten Hunten’schen Staubteilchen (Hunten, 1980), aufgefüllt, auf deren Trajektorien die potentielle Eisbildung mittels mikrophysikalischer Prozesse simuliert wird. Innerhalb eines Zeitschritts von 4 min wird für jedes der Staub-/Eisteilchen ein 3-d Transport durch den Hintergrundwind, eine Sedimentationsgeschwindigkeit und turbulente Partikeldiffusion zusätzlich berechnet. Die aktuelle Gesamtmenge aller einzelner Eisteilchen bildet dann Eiswolken mit großräumigen Strukturen, die statistische Analysen der Parameter wie z.B. Häufigkeit, Helligkeit und Höhe der Eiswolken erlauben und damit mit Lidar-Beobachtungen verglichen werden können (siehe auch MIMAS- Ergebnisse (Video, 16 MByte)).

Veröffentlichungen (Auswahl)

  • U. Berger und F.-J. Lübken, Mesospheric temperature trends at mid-latitudes in summer, Geophys. Res. Lett., L22804, doi:10.1029/2011GL049528, 2011.
  • J. Kiliani, G. Baumgarten, F.-J. Lübken, U. Berger und P. Hoffmann, Temporal and spatial characteristics of the formation of strong noctilucent clouds, J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 104, 151-166, doi:10.1016/j.jastp.2013.01.005, 2013.
  • F.-J. Lübken, U. Berger und G. Baumgarten, Stratospheric and solar cycle effects on long-term variability of mesospheric ice clouds, J. Geophys. Res., D00106, doi:10.1029/2009JD012377, 2009.
  • F.-J. Lübken und U. Berger, Latitudinal and interhemispheric variation of stratospheric effects on mesospheric ice layer trends, J. Geophys. Res., 116, D00P03, doi:10.1029/2010JD015258, 2011.
  • F.-J. Lübken, U. Berger, J. Kiliani, G. Baumgarten und J. Fiedler, Solar variability and trend effects in mesospheric ice layers, in Climate And Weather of the Sun-Earth System (CAWSES): Highlights from a priority program, Springer, F.-J. Lübken, Dordrecht, The Netherlands, doi:10.1007/978-94-007-4348-9, 2012.
  • F.-J. Lübken, U. Berger und G. Baumgarten, Temperature trends in the midlatitude summer mesosphere, J. Geophys. Res., 118, 13347-13360, doi:10.1002/2013JD020576, 2013.

Ansprechpartner

Dr. Uwe Berger

Rückstreusignal

Schnappschuss eines Rückstreusignals (532 nm) einer NLC-Eisschicht aus MIMAS für den 18. Juli 2001, 18:00 UT (aus Berger u. Lübken, 2006).