Sektion Frankfurt

5. Fachsitzung 2018

Thomas Birner (Universität München, Physik)

Dynamik und Vorhersagbarkeit von plötzlichen Stratosphärenerwärmungen

Bricht alle 1-2 Jahre im Winterhalbjahr der stratosphärische Polarwirbel zusammen und führt somit zu einer “explosionsartigen Erwärmung” in der Stratosphäre, dann hat das oft auch Auswirkungen auf die großskalige Zirkulation in Bodennähe. Die jüngsten Kaltlufteinbrüche im Februar und März diesen Jahres könnten z.B. im Zusammenhang mit der plötzlichen Stratosphärenerwärmung Mitte Februar stehen. Solche plötzlichen Stratosphärenerwärmungen sind ein Beispiel von starken beidseitigen Wechselwirkungen zwischen aufwärts propagierenden planetaren Wellen und der stratosphärischen Grundströmung. Die Bedeutung von genügend starken vertikalen Flüssen von Wellenaktivität aus der Troposphäre sowie des vorausgehenden Zustands der stratosphärischen Zirkulation für die Erzeugung solcher Ereignisse ist lange bekannt. Basierend auf idealisierten numerischen Simulationen haben frühere Forschungsarbeiten nahegelegt, dass der Zustand der Stratosphäre entscheidender für die Erzeugung von plötzlichen Stratosphärenerwärmungen sein kann, als erhöhte vertikale Wellenflüsse aus der Troposphäre. Andere Studien haben die Rolle von troposphärischen Vorbotenereignissen hervorgehoben.

In diesem Vortrag wird zunächst die Sensitivität von plötzlichen Stratosphärenerwärmungen auf den vorhergehenden Zustand der Stratosphäre diskutiert. Hierzu wurden spezifisch konstruierte Simulationen solcher Ereignisse mit einem Klimamodell durchgeführt. Es wird gezeigt, dass eine gegebene, mit dem Ereignis gleichzeitig stattfindende, troposphärische Entwicklung das Auftreten des Ereignisses nicht eindeutig bestimmt. Der vorhergehende Zustand der stratosphärischen Zirkulation ist maßgeblich an der Entwicklung hin zu einer plötzlichen Stratosphärenerwärmung beteiligt, selbst wenn der troposphärische Ablauf in den Simulationen fest vorgeschrieben wird.

Anschließend werden basierend auf Reanalysedaten Ereignisse starker Abbremsung der stratosphärischen Grundströmung (plötzliche Stratosphärenerwärmungen sind davon eine Untermenge) Ereignissen von stark erhöhten vertikalen Wellenflüssen aus der unteren Troposphäre gegenüber gestellt. Obwohl die Wellenflüsse, die zu den stratosphärischen Extremereignissen führen, letztendlich in der unteren Troposphäre entstehen, sind die anomal verstärkten Wellenflüsse oft auf die Stratosphäre beschränkt. Die entscheidenden dynamischen Vorgänge zur Erzeugung von stratosphärischen Extremereignissen scheinen innerhalb einer “Kommunikationsschicht” direkt oberhalb der Tropopause stattzufinden. Anomal erhöhte vertikale Wellenflüsse aus der unteren Troposphäre scheinen dagegen nur für wenige stratosphärische Extremereignisse eine Rolle zu spielen.

Infobox

Datum 09.05.2018

Zeit 15.15 Uhr

Kolloquium Thomas Birner

Ort Deutscher Wetterdienst
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main

Hörsaal / Raum Konferenzbereich Blau