Temperature Variations on Extreme Time Scales
Final Report Abstract
Die Basis des Vorhabens sind Temperaturen in der oberen Mesosphäre (87 km), die seit 1980 mit Hilfe der OH*-Emissionen gemessen werden (GRIPS-Gerät). Die Messungen haben eine Zeitauflösung von wenigen Minuten und erlauben somit eine Datenanalyse auf den unterschiedlichsten Zeitskalen. Diese Daten wurden kombiniert mit globalen Temperaturmessungen, die mit dem Satellitengerät SABER seit 2001 durchgeführt werden. Die zeitliche Analyse wird so durch eine räumliche ergänzt. Die Fluktuationen der Temperaturen (Standardabweichungen) werden als Maß für die Atmosphären-Wellen benutzt. Am langperiodischen Ende des Spektrums der Variationen wird seit mehr als 17 Jahren eine Zunahme der Sommerlänge in der oberen Mesosphäre beobachtet, die ein Hinweis auf langfristige Zirkulationsänderungen in der mittleren Atmosphäre ist. Die Amplitude des Jahresganges zeigt ebenfalls langfristige Änderungen, die aber nicht monoton sind und offensichtlich Klimafluktuationen darstellen (Zeitskala 5-10 Jahre). Am anderen Ende des zeitlichen Spektrums werden Oszillationen (Schwerewellen) beobachtet, deren Perioden extrem kurz sind (2-4 Minuten). Solche Schwerewellen sollte es nach der Theorie der vertikalen Wellenausbreitung nicht geben. Die Erklärung dieser Messungen ist noch offen. Wellen mit mittleren Perioden (Stunden bis Wochen) sind ebenfalls Schwerewellen, ferner Gezeiten sowie quasistationäre und wandernde planetare Wellen. Für diese Wellen wurde eine Rangfolge bestimmt und festgestellt, dass in den meisten Hohen und geographischen Breiten die Schwerewellen und die wandernden planetaren Wellen führend sind. Bei dieser Gelegenheit wurde eine Klimatologie der wandernden planetaren Wellen erarbeitet. Bei der Analyse der Vertikalausbreitung der Wellen wurde eine Änderung im Dämpfungsverhalten in der oberen Mesosphäre festgestellt (Wellen-Turbopause). Unterhalb dieser Turbopause sind die Wellen stark gedämpft, oberhalb davon kaum. Die Höhe, in der die Turbopause auftritt, zeigt erhebliche Veränderungen einerseits im Verlauf eines Jahres und andererseits mit der geographischen Breite. Die Beiträge der verschiedenen Wellentypen zum Zustandekommen der Turbopause wurde untersucht. Es ergab sich, dass die relative Intensität der Schwerewellen und der wandernden planetaren Wellen ausschlaggebend ist. Die integrale Wellenaktivität wurde auf Langzeit-Trends hin untersucht. Dazu wurden ältere Datensätze hinzugezogen, so daß ein Zeitraum von mehr als 35 Jahren überdeckt wird. Ein Trend lässt sich nicht nachweisen. Er lässt sich aber auch nicht ausschließen, da die Meßfehler zu groß sind.
Publications
- 2005. Middle atmosphere summer duration as an indicator of long-term circulation changes. Advances in Space Research 35, 1416-1422
Offermann, D., Jarisch, M., Donner, M., Oberheide, J., Wohltmann, I., Garcia, R., Marsh, D., Naujokat, B., Winkler, P.
- 2006. Global wave activity from upper stratosphere to lower thermosphere: A new turbopause concept. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 68, 1709- 1729
Offermann, D., Jarisch, M., Oberheide, J., Gusev, O., Wohltmann, I., Russell III, J.M., Mlynczak, M.
- 2006. OH temperature re-analysis forced by recent variance increases. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 68,1924-1933
Offermann, D., Jarisch, M., Donner, M., Steinbrecht, W., Semenov, A. I.
- 2007. The „wave turbopause". Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 69, 2139-2158
Offermann, D., Jarisch, M., Schmidt, H., Oberheide, J., Grossmann, K.U., Gusev, O., RussellIII, J.M., Mlynczak, M.G.
