Ausgewählte Kapitel der globalen Zirkulation

Transkript

1 Ausgewählte Kapitel der globalen Zirkulation

2 Die quasi-biennale Oszillation

3 Ausbruch des Krakatau (1883) Asche in Stratosphäre geschleudert Einfluss der Asche führte zu ersten Beobachtung der Winde in äquatorialen Stratosphäre Vorherrschende Ostwinde (Krakatau Easterlies) Asche brauchte ca. 13 Tage um den Globus zu umrunden Spätere Balloonbeobachtungen ergaben Westwinde

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5 Beobachteter Wind auf 20 km Höhe Ostwind Ca. 2 Jahre Westwind

6 Beobachtete Vertikalstruktur der Winde der äquatorialen Stratosphäre Die West- und Ostwindzonen bewegen sich abwärts Zwischen 25 und 30 km ändert sich die Amplitude kaum Unterhalb von 25 km fällt die Amplitude rasch ab (starke Dämpfung) Nahezu symmetrisch zum Äquator, Abfall der Amplitude auf Hälfte bei ca. 12N und 12 S

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9 Wechselwirkung von Wellen mit mittleren Wind Mittlerer Wind Rasche Fluktuationen durch Wellen und Turbulenz

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11 Struktur einer Schwerewelle (internal gravity wave) Die Energie der Störung bewegt sich von unten nach oben Mit fortlaufender Zeit bewegt sich das ganze Störungsmuster in dieser Richtung Die Welle ist eine kleine Störung im Druck, in der Temperatur und in der Geschwindigkeit

12 Struktur einer thermisch gedämpften Kelvin Welle Durch die vertikale Dämpfung der Welle wird Impuls auf die mittlere Strömung übertragen Beschleunigung von West nach Ost Phasengeschwindigkeit von West nach Ost (positiv)

13 Struktur einer thermisch gedämpften Rossby-Gravity Welle Durch die vertikale Dämpfung der Welle wird Impuls auf die mittlere Strömung übertragen Beschleunigung von Ost nach West Phasengeschwindigkeit von Ost nach West (negativ)

14 Mittlerer Wind: Ostwind Wechselwirkung von Welle und mittlerem Wind: Welle deponiert Westwärts gerichteten Impuls (Beschleunigung Nach Westen) Vertikal propagierende Welle mit negativer Phasengeschwindigkeit Mittlerer Wind: Westwind Vertikal propagierende Welle mit positiver Phasengeschwindigkeit

15 . Zone mit Ostwinden Wandert nach unten 3. Durch starke Reibung verschwindet die Westwindzone vollständig Windscherung in r Zone mit Westnden wird sehr gross osse Reibungskraft) 4. Durch eine schwache Wechselwirkung der +c-welle mit dem mittleren Wind bauen sich in der Höhe wieder Westwinde auf

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17 Why the QBO is important? Centre for Global Atmospheric Modelling, Department of Meteorology, University of Reading, UK 1) The phase of the QBO affects hurricanes in the Atlantic and is widely used as a prognostic in hurricane forecasts. Increased hurricane activity occurs for westerly (or positive) zonal wind anomalies; reduced hurricane activity for easterly or negative zonal wind anomalies. 2) The QBO along with sea surface temperatures and El Niño Southern Oscillation are thought to affect the monsoon. 3) Tropical cyclone frequency in the northwest Pacific increases during the westerly phase of the QBO. Activity in the southwest Indian basin, however, increases with the easterly phase of the QBO. 4) Major winter stratospheric warmings preferentially occur during the easterly phase of the QBO. 5) Predictions of ENSO use the expected wind anomalies at 30mb and 50mb to forecast the strength and timing of the event. 6) The QBO is thought to affect the Sahel rainfall pattern and is used in forecasts for the region. 7) The decay of aerosol loading following volcanic eruptions such as El Chichon and Pinatubo depends on the phase of the QBO.

18 Einfluss der tropischen QBO auf den aussertropischen zonalen Wind QBO-Signal am Äquator Effekt in Aussertropen

19 Plötzliche Erwärmungen der Stratosphäre Sudden Stratospheric Warmings

20 Aleutian High in Stratosphere Polarer Vortex

21 Aleutian High in Stratosphere Polarer Vortex Polar Night Jet

22 22. Jan hpa

23 22.Jan hpa

24 22. Jan hpa

25 22. Jan hpa Hohe Windgeschwindigkeiten am Rand des polaren Vortex Polarer Vortex

26 Zonal gemittelter Wind Hohe Windgeschwindigkeiten am Rand des polaren Vortex Zonal gemittelte Temperatur Sehr tiefe Temperaturen Innerhalb des polaren Vortex

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28 22. Jul hpa

29 22. Jul hpa

30 22. Jul hpa

31 22. Jul hpa

32 Übergang Sommer/Winter-Konfiguration Der Übergang von der Sommer- in die Winterkonfiguration ist kontinuierlich Der Übergang von der Winter- in die Sommerkonfiguration kann sehr abrupt stattfinden» Aufbrechen des polaren Vortex

33 Zonal gemittelter Wind auf 50 hpa Westwind Ostwind

34 Zonal gemittelte Temperatur auf 50 hpa

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36 doi: / (2003)016<3039:TRTSSW>2.0.CO;2 Journal of Climate: Vol. 16, No. 18, pp Tropospheric Response to Stratospheric Sudden Warmings in a Simple Global Circulation Model Masakazu Taguchi Department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle, Washington (Manuscript received October 2, 2002, in final form February 25, 2003) ABSTRACT A composite analysis is made of 132 stratospheric sudden warming (SSW) events obtained in a day integration with a simple global circulation model under a perpetual-winter condition. The analysis confirms general features of the SSWs, such as enhanced upward propagation of planetary wave activity from the troposphere to the stratosphere before the SSWs and downward propagation of warming signals to the lower stratosphere after the events. A further dynamical diagnosis shows that the tropospheric circulation is quite different between pre-ssw and post-ssw periods in terms of the zonal mean zonal wind, planetary wave, and synoptic-scale waves. In the pre-ssw period, the planetary wave is more active than normal in relation to the tropospheric westerly jet that shifts poleward. In the post-ssw period, on the other hand, the planetary wave is less active, while the mean zonal wind is close to the climatology. Synoptic-scale waves also exhibit anomalous features in both periods corresponding to the anomalous planetary-scale flow. The less active planetary wave in the post-ssw period is a return signal of the SSWs, or a tropospheric response to the SSWs, since the signal disappears as SSWs are absent by increased thermal damping in the stratosphere.

37 Atmosphärische Blockings

38 Seegfrörni 1962/ / 1259 / 1262 / 1407 / 1491 / 1514 / 1517 / 1573 / 1600 / 1660 / 1684 /1695 / 1709 / 1716 / 1718 / 1740 / 1755 / 1763 / 1789 / 1830 / 1880 / 1891 / 1895 / 1929 / 1963

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44 Lebensdauer der Blockings Bedeutung für monatliche und saisonale Vorhersage Eine Anhäufung solcher Blocks (zum Beispiel zwei pro Monat) können damit die Chrakteristik des ganzen Monats beeinflussen.

45 Another Kind of Blocking...