Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Atmosphärenphysik

Fachgebiet: Atmosphärenphysik

Betreuer: Prof. Dr. Markus Rapp



Dipl. Math. Vivien Matthias
(e-mail: matthias@iap-kborn.de )

The role of planetary waves in coupling processes of the middle atmosphere

Planetary Waves (PWs) disturb the middle atmosphere especially in the northern hemisphere winter. They cause Sudden Stratospheric Warmings (SSWs) by the interaction with the mean flow. SSWs are the most impressive vertical coupling process of the middle atmosphere. The average behavior of PWs during major SSWs is studied using a composite analysis. This is done by combining local radar measurements, global satellite observations and assimilated model data. Normally, SSWs are strongest at high polar latitudes, become weaker towards the South and vanish at mid-latitudes. However, there are events which are further southward extended in their effects. Thus, the latitudinal behavior of PWs is studied comparing the characteristics of a normal polar dominated SSW and three latitudinally displaced events. Another vertical coupling process occurring nearly every second year is the so-called “Hiccup” of the fall transition. It is shown that this process is connected to the sudden turn-on of PW activity. A comparison of the two coupling processes SSW and Hiccup reveals their similarities and differences.

Planetare Wellen (PW) stören die mittlere Atmosphäre vor allem im Winter der Nordhemisphäre. Sie verursachen durch das Wechselwirken mit dem Grundstrom die plötzlichen Stratosphärenerwärmungen (SSWs), den eindrucksvollsten vertikalen Kopplungsprozessen der mittleren Atmosphäre. Das mittlere Verhalten von PW während starker SSWs wird mit Hilfe einer Kompositanalyse basierend auf einer Kombination aus lokalen Radarmessungen, globalen Satellitenbeobachtungen und assimilierten Modelldaten untersucht. Normalerweise sind SSWs in hohen polaren Breiten am stärksten, werden südwärts schwächer und enden in mittleren Breiten. Dennoch gibt es Ereignisse, deren Effekte weiter nach Süden ausgedehnt sind. Daher wird das Breitenverhalten von PW durch das Vergleichen der Eigenschaften einer normalen polar dominierenden SSW mit drei breitenverschobenen Ereignissen untersucht. Ein anderer vertikaler Kopplungsprozess, der nahezu jedes zweite Jahr auftritt, ist der sogenannte „Hiccup“ (Schluckauf) der Herbstumstellung. Es wird gezeigt, dass er durch das plötzliche Auftreten von PW verursacht wird. Ein Vergleich der zwei Kopplungsprozesse SSW und Hiccup zeigt ihre Gemeinsamkeiten und Unterschiede auf.