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High-Altitude (0-100 km) Global Atmospheric Reanalysis System: Description and Application to the 2014 Austral Winter of the Deep Propagating Gravity-Wave Experiment (DEEPWAVE)

Eckermann, Stephen D. und Ma, Jun und Hoppel, Karl W. und Kuhl, David D. und Allen, Douglas R. und Doyle, James A. und Viner, Kevin C. und Ruston, Benjamin C. und Baker, Nancy L. und Swadley, Steven D. und Whitcomb, Timothy R. und Reynolds, Carolyn A. und Xu, Liang und Kaifler, Natalie und Kaifler, Bernd und Reid, Iain M. und Murphy, Damian J. und Love, Peter T. (2018) High-Altitude (0-100 km) Global Atmospheric Reanalysis System: Description and Application to the 2014 Austral Winter of the Deep Propagating Gravity-Wave Experiment (DEEPWAVE). Monthly Weather Review, Seiten 2639-2666. American Meteorological Society. doi: 10.1175/MWR-D-17-0386.1. ISSN 0027-0644.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/MWR-D-17-0386.1

Kurzfassung

A data assimilation system (DAS) is described for global atmospheric reanalysis from 0-100 km altitude. We apply it to the 2014 austral winter of DEEPWAVE, an international field campaign focused on gravity-wave dynamics from 0-100 km, where an absence of reanalysis above 60 km inhibits research. Four experiments were performed from April-September 2014 and assessed for reanalysis skill above 50 km. A four-dimensional variational (4DVAR) run specified initial background error covariances statically. A hybrid-4DVAR (HYBRID) run formed background error covariances from an 80-member forecast ensemble blended with a static estimate. Each configuration was run at low and high horizontal resolution. In addition to operational observations below 50 km, each experiment assimilated ~105 observations of the mesosphere and lower thermosphere (MLT) every 6 h. While all MLT reanalyses show skill relative to independent wind and temperature measurements, HYBRID outperforms 4DVAR. MLT fields at 1 h resolution (6 h analysis and 1–5 h forecasts) outperform 6 h analysis alone due to a migrating semidiurnal (SW2) tide that dominates MLT dynamics and is temporally aliased in 6 h time series. MLT reanalyses reproduce observed SW2 winds and temperatures, including phase structures and 10–15 day amplitude vacillations. The 0-100 km reanalyses reveal quasi-stationary planetary waves splitting the stratopause jet in July over New Zealand, decaying from 50–80 km then reintensifying above 80 km, most likely via MLT forcing due to zonal asymmetries in stratospheric gravity-wave filtering.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/120071/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:AMS Open Access Option wurde gewählt; vgl. https://www.ametsoc.org/ams/index.cfm/publications/ethical-guidelines-and-ams-policies/open-access-for-ams-journals-and-bams/
Titel:High-Altitude (0-100 km) Global Atmospheric Reanalysis System: Description and Application to the 2014 Austral Winter of the Deep Propagating Gravity-Wave Experiment (DEEPWAVE)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Eckermann, Stephen D.NRL, Washington, DC, USAhttps://orcid.org/0000-0002-8534-1909NICHT SPEZIFIZIERT
Ma, JunComputational Physics, Inc., Springfield, VANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoppel, Karl W.Remote Sensing Division, U.S. Naval Research Laboratory, Washington, DCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuhl, David D.Remote Sensing Division, U.S. Naval Research Laboratory, Washington, DChttps://orcid.org/0000-0002-4842-0077NICHT SPEZIFIZIERT
Allen, Douglas R.Remote Sensing Division, U.S. Naval Research Laboratory, Washington, DCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Doyle, James A.Marine Meteorology Division, U.S. Naval Research Laboratory, Monterey, CANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Viner, Kevin C.Marine Meteorology Division, U.S. Naval Research Laboratory, Monterey, CANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ruston, Benjamin C.Marine Meteorology Division, U.S. Naval Research Laboratory, Monterey, CANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baker, Nancy L.Marine Meteorology Division, U.S. Naval Research Laboratory, Monterey, CANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Swadley, Steven D.Marine Meteorology Division, U.S. Naval Research Laboratory, Monterey, CANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Whitcomb, Timothy R.Marine Meteorology Division, U.S. Naval Research Laboratory, Monterey, CANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reynolds, Carolyn A.Naval Research Lab., Monterey, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xu, LiangMarine Meteorology Division, U.S. Naval Research Laboratory, Monterey, CANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaifler, NatalieDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-3118-6480NICHT SPEZIFIZIERT
Kaifler, BerndDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-5891-242XNICHT SPEZIFIZIERT
Reid, Iain M.University of Adelaide, Adelaide, Australiahttps://orcid.org/0000-0003-2340-9047NICHT SPEZIFIZIERT
Murphy, Damian J.Australian Antarctic Division, Hobart, Tasmaniahttps://orcid.org/0000-0003-1738-5560NICHT SPEZIFIZIERT
Love, Peter T.Australian Antarctic Division, Hobart, Tasmaniahttps://orcid.org/0000-0001-7840-0467NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2018
Erschienen in:Monthly Weather Review
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:0
DOI:10.1175/MWR-D-17-0386.1
Seitenbereich:Seiten 2639-2666
Verlag:American Meteorological Society
ISSN:0027-0644
Status:veröffentlicht
Stichwörter:DEEPWAVE, mesosphere
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Mittlere Atmosphäre
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Kaifler, Dr. Natalie
Hinterlegt am:23 Mai 2018 12:28
Letzte Änderung:24 Jan 2020 12:11

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