KMCM/HIAMCM
Kühlungsborn Mechanistic Circulation Model / High-Altitude Mechanistic Circulation Model
Beschreibung
Die Entwicklung von KMCM und HIAMCM begann als sogenanntes Simple General Circulation Model (SGCM). Die grundlegenden numerischen Verfahren sind eine Diskretisierung in vertikaler Richtung nach Simmons & Burridge (1981), in der horizontalen Ebene durch sphärische Harmonische (Machenhauer & Rasmussen, 1972) und ein semi-implizierter Zeitschritt (Asselin, 1972; Hoskins & Simmons, 1975). Großskalige Orographie kann durch eine Umformulierung des Referenz-Zustandes nach Simmons & Chen (1991) eingebunden werden. Für den thermischen Antrieb des Modells kann eine Temperaturrelaxation oder eine realistischeres Strahlungsschema mit einem Wasserkreislauf gewählt werden. Die Modelle beinhalten eine Grenzschicht-Parametrisierung, wobei die Oberflächentemperatur mit dem thermischen Antrieb und der Reaktion eines Schicht-Ozeans definiert ist. Die horizontale Diffusion ist konsistent mit elementarer Hydrodynamik formuliert (Becker, 2000). Derart ausgestattet, kann das KMCM bis zu einer Höhe von 130 km eingesetzt werden (Becker, 2009). Mit einer nichthydrostatischen Korrektur und unter Berücksichtigung des Ionenwiderstands arbeitet das HIAMCM bis zu einer Höhe von 450 km (Becker & Vadas, 2020). Zusätzlich besteht die Möglichkeit des Heranführens an Beobachtungen (Becker et al., 2022). In diesen Modellen wird keine Parametrisierung von Trägheitsschwerewellen benutzt und sie bieten somit die besondere Möglichkeit, die verschiedenen, an mehrstufigen vertikalen Kopplungsprozessen beteiligten Skalen systematisch aufzulösen.
Ergebnisse
Animationen eines mit dem KMCM simulierten Jahresgangs (Klicken zum Starten).
Jüngste Veröffentlichungen
- Avsarkisov, V., B. Strelnikov & E. Becker, 2019: Analysis of the vertical spectra of density fluctuation variance in the strongly stratified turbulence. 11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP11), Southampton, UK, July 30 to August 2, 2019, www.tsfp-conference.org/proceedings/2019/96.pdf.
- Becker, E., M. Grygalashvyly & G. R. Sonnemann, 2020: Gravity wave mixing effects on the OH*-layer. Adv. Space Res. 65, 1: 175-188, doi:10.1016/j.asr.2019.09.043.
- Becker, E. & S. L. Vadas, 2018: Secondary Gravity Waves in the Winter Mesosphere: Results From a High-Resolution Global Circulation Model. J. Geophys. Res. Atmos. 123, 5: 2605-2627, doi:10.1002/2017jd027460.
- Becker, E. & S. L. Vadas, 2020: Explicit Global Simulation of Gravity Waves in the Thermosphere. J. Geophys. Res. Space Physics 125, 10, doi:10.1029/2020ja028034.
- Becker, E., S. L. Vadas, K. Bossert, V. L. Harvey, C. Zülicke & L. Hoffmann, 2022: A high-resolution whole-atmosphere model with resolved gravity waves and specified large-scale dynamics in the troposphere and lower stratosphere. J. Geophys. Res. Atmos.127, 2: 035018, doi:10.1029/2021JD035018.
- Greer, K. R., S. L. England, E. Becker, D. Rusch & R. Eastes, 2018: Modeled Gravity Wave-Like Perturbations in the Brightness of Far Ultraviolet Emissions for the GOLD Mission. J. Geophys. Res. Space Physics 123: 5821-5830, doi:10.1029/2018JA025501.
- Pokhotelov, D., E. Becker, G. Stober & J. L. Chau, 2018: Seasonal variability of atmospheric tides in the mesosphere and lower thermosphere: meteor radar data and simulations. Ann. Geopys. 36, 3: 825-830, doi:10.5194/angeo-36-825-2018.
- Schaefer-Rolffs, U. & E. Becker, 2018: Scale-Invariant Formulation of Momentum Diffusion for High-Resolution Atmospheric Circulation Models. Mon. Wea. Rev. 146, 4: 1045-1062, doi:10.1175/mwr-d-17-0216.1.
- Vadas, S. L. & E. Becker, 2018: Numerical Modeling of the Excitation, Propagation, and Dissipation of Primary and Secondary Gravity Waves during Wintertime at McMurdo Station in the Antarctic. J. Geophys. Res. Atmos. 123: 9326-9369, doi:10.1029/2017jd027974.
- Vadas, S. L. & E. Becker, 2019: Numerical Modeling of the Generation of Tertiary Gravity Waves in the Mesosphere and Thermosphere During StrongMountainWave Events Over the Southern Andes. J. Geophys. Res. Space Physics 124: 7687-7718, doi:10.1029/2019JA026694.
- Zülicke, C., E. Becker, V. Matthias, D. H. W. Peters, H. Schmidt, H.-L. Liu, L. de la Torre Ramos & D. M. Mitchell, 2018: Coupling of stratospheric warmings with mesospheric coolings in observations and simulations. J. Climate 31: 1107-1133, doi:10.1175/JCLI-D-17-0047.1.
Dokumentation & Quelltext
Eine vollständige technische Dokumentation auf Englisch ist hier: kmcm1r1u10.pdf. Der Fortran-Quelltext ist auf Anfrage von Erich Becker erhältlich.
Mitarbeiter
- Erich Becker
- Urs Schaefer-Rolffs
