1 / 16

Dieter H.W. Peters und Axel Gabriel,

Dekadische Änderungen der längenabhängigen Ozonverteilung und ihre Wirkung auf die Koppelung der atmosphärischen Schichten. Dieter H.W. Peters und Axel Gabriel, Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität Rostock, Kühlungsborn, Mecklenburg. Motivation

kalani
Download Presentation

Dieter H.W. Peters und Axel Gabriel,

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Dekadische Änderungen der längenabhängigen Ozonverteilung und ihre Wirkung auf die Koppelung der atmosphärischen Schichten Dieter H.W. Peters und Axel Gabriel, Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität Rostock, Kühlungsborn, Mecklenburg • Motivation + es gibt stratosphärische zonal asymmetrische Ozon-Änderungen in der dekadischen Zeitskala + vorherige Studien zeigen, dass das längenabhängige Ozon (O3*) in der UT/LS Region einen signifikanten Einfluss auf die troposphärische Zirkulation infolge der Strahlungsanregung hat + die Erweiterung dieser Untersuchung auf die mittlere Atmosphäre, wo die direkte solare Strahlung wichtiger wird über das Ozon, ist das Ziel dieser Studie DKT7-06-dpe-1

  2. Motivation (1) Trend der geopotentiellen Höhe Januar 1959-2001 (zonal asymmetrisch, 300 hPa, m/ a) Dekadische Änderung von O3* für Januar - 1980er Beobachtung TOMS Modell LIMO3 DU Weiße Linien zeigen Gebiete mit Signifikanz (>95%) nach Peters & Entzian J.Clim. 1999 nach Peters & Entzian 2006 Sei Regression gegeben, so folgt auch eine trendartige O3* Änderung. DKT7-06-.dpe-2

  3. Motivation (2) Sensitivitäts-Experiment mit O3* Änderung: Resultate für GCM ECHAM4 nach Kirchner & Peters 2003 DKT7-06-.dpe-3

  4. Motivation (3) • Offene Fragen + Welche Struktur haben die dekadischen und trendartigen zonal asymmetrischen Ozon-Änderungen in der mittleren Atmosphäre? + Welche direkten oder indirekten Effekt hat die induzierte Änderung der solaren Strahlungsanregung? + Wie beeinflussen die zonal asymmetrischen Ozon-Änderungen die Koppelung der atmosphärischen Schichten? Projekt “SORACAL” ist Teil der deutschen CAWSES Aktivitäten: Die Ziele sind + die Bestimmung der langzeitigen Änderungen der zonal asymmetrischen Ozon- Variationen von Analysen (ERA-40) + die Abschätzung ihrer direkten und indirekten Effekte von der Troposphäre bis zur Mesosphäre basierend auf dem GCM MAECHAM5 (bis 0.01 hPa etwa 80 km) + die Untersuchung ihrer Einflüsse auf die atmosphärische Langzeit-Variabilität und Koppelung der atmosphärischen Schichten (eingeschlossen solare Variabilität) DKT7-06-.dpe-4

  5. Dekadische Änderungen des zonal asymmetrischen Ozon O3* bei 10 hPa – ERA – 40 – Datensatz 60er 70er 80er 90ermax. Amplitude: 0.8 mg/kg (10%) DKT7-06-.dpe-5

  6. Trend im zonal asymmetrischen Ozon und in der Temperatur bei 10 hPa – ERA – 40 - Datensatz Trend des Ozons [µg/kg/a] Trend der Temperatur [K/a] O3* T* 10 hPa ( Bem.: 20 g/kg Jahr-1= 0.2 mg/kg Dekade-1 , 0.1 K Jahr-1 = 1 K Dekade-1) DKT7-06-.dpe-6

  7. Modell und Ansatz • GCM MAECHAM5 (Auflösung: T42, 39 Schichten bis 0.01 hPa)  Roeckner et al., MPI Report 349, 2003 Kontrolllauf: 10 Jahre mit AMIP-SST 1989-1999, einschließlich der zonal gemittelten Ozon Klimatologie (Fortuin & Kelder, 1998) Modell Experiment: Januar mittlere zonale Ozon Variationen O3*der 1990er (ERA-40) wurden addiert, Start mit Oktober (500hPa ≥ p ≥ 1ha,  ≥ 30° N)  10 Winterperioden (DJF) mit und ohne O3* DKT7-06-.dpe-7

  8. Strahlungsstörungen infolge der zonal asymmetrischen Ozon- Variation O3* in der 50 hPa - Schicht Solare (links) und thermische (rechts) Erwärmungsrate [K Tag-1] induziert durch O3* in 50 hPa, gemittelt über Januar (berechnet mit MAECHAM5) DKT7-06-.dpe-8

  9. Strahlungsstörungen durch O3* – Nordatlantik / Europa Region Solare (llinks) und thermische (rechts) Erwärmungsraten [K Tag-1] induziert durch O3*, gemittelt über Januar und über den zonalen Sektor von 60° W-30° O DKT7-06-.dpe-9

  10. Modellresultate: Temperatur Störung T* bei 50 hPa (ca. 20 km) induziert durch O3* Mittlere Abweichungen von der zonal gemittelten Temperatur ohne (links) und mit O3* (mittig); sowie die Differenz DT (rechts), (jeweils über 10 Winterperioden der 1990er) DKT7-06-.dpe-10

  11. Modellresultate: Temperatur Störung T* bei 5 hPa (ca. 35 km) induziert durch O3* Mittlere Abweichungen von der zonal gemittelten Temperatur ohne (links) und mit O3* (mittig); sowie die Differenz DT (rechts), (jeweils über 10 Winterperioden der 1990er) DKT7-06-.dpe-11

  12. Modellresultate: Temperatur Störung T* bei 0.1 hPa (ca. 65 km) induziert durch O3* Mittlere Abweichungen von der zonal gemittelten Temperatur ohne (links) und mit O3* (mittig); sowie die Differenz DT (rechts), (jeweils über 10 Winterperioden der 1990er) Zeigt die Koppelung zwischen der Stratosphäre und Mesosphäre DKT7-06-.dpe-12

  13. Neuer Fokus: Koppelung zwischen Stratosphäre und Troposphäre? In der UT/LS Region existieren verschiedene Typen von Ereignissen mit polwärts bzw. äquatorwärts brechenden Rossby - Wellen U 1 P2 2 LC1 • P2-Typ RWB typisches Auftreten in Regionen mit diffluenter großräumiger • Strömung (Peters & Waugh, JAS, 1996; Peters & Waugh, MWR, 2003) • Antizyklonales bzw. zyklonales RWB wird angezeigt durch einen südwärts bzw. • nordwärts gerichteten Wellenfluss(Esler & Haynes, JAS, 1999) • Meridionale Komponente des Wellenaktivitätsflusses (Plumb, 1985; Takaya & • Nakamura, 1997) wird kombiniert mit der diffluenten bzw. konfluenten • Strömungseigenschaft, angezeigt durch die räumliche Änderung von  • Neuer RWB – Parameter wie z.B. RWB-P2 DKT7-06-.dpe-13

  14. Modellresultate: Mittleres Geopotential und polwärts gerichtetes Rossby – Wellenbrechen in den 1990er Geopotentielle Höhe  [m] und RWB – Parameter RWB-P2 [m2s-2], gemittelt über 10 Winterperioden von 1989-99. DKT-06-.dpe-14

  15. Modellresultate: Dekadische Änderungen für RWB Typ P2 (polwärts, stromabwärts) induziert durch O3* – MAECHAM5 50° N RWB-P2 für 50°N , gemittelt über 10 Winterperioden von 1989-99. rot: mit zonaler Ozonvariation O3* blau: ohne O3* DKT-06-.dpe-15

  16. Resultate - Zusammenfassung ● Die dekadische Amplitudenzunahme der planetaren Welle-1-Structur des Ozons (O3*) in der mittleren und oberen Stratosphäre (abgeleitet aus den ERA-40 Datensatz) wurde bestimmt. ● Die dadurch erzeugte Strahlungsänderung bewirkt eine Zunahme der Amplitude und eine Phasenverschiebung der planetaren Welle 1 in der Temperatur (GCM ECHAM5; geänderten Ausbreitungsbedingungen der planetaren Welle). Temperaturänderung: - 1-2 K in der unteren Stratosphäre - 2-3 K in der mittleren / oberen Stratosphäre - 3-4 K in der unteren Mesosphäre ● Die induzierte Änderung in der planetaren Welle 1 Struktur (d.h. Position & Stärke des Polarwirbels) erzeugt eine Westwärts - Verschiebung und Verstärkung der diffluenten Strömungsfelder und damit mehr polwärts gerichtetes RWB-P2 in der UT/LS Region über dem westlichen Nordatlantik. ● Die indizierten Änderungen in Position und Stärke des Polarwirbels und das veränderte regionale Auftreten von polwärts gerichtetem RWB in dem Nordatlantik – Europa-Sektor zeigen die unterschiedliche Koppelung der atmosphärischen Schichten in verschieden Regionen an. DKT7-06-.dpe-16

More Related