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3-D tomographic observations of Rossby wave breaking over the North Atlantic during the WISE aircraft campaign in 2017

Krasauskas, Lukas und Ungermann, Jörn und Preusse, Peter und Friedl-Vallon, Felix und Zahn, Andeas und Ziereis, Helmut und Rolf, Christian und Plöger, Felix und Konopka, Paul und Vogel, Bärbel und Riese, Martin (2021) 3-D tomographic observations of Rossby wave breaking over the North Atlantic during the WISE aircraft campaign in 2017. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 21 (13), Seiten 10249-10272. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-21-10249-2021. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
13MB

Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/21/10249/2021/

Kurzfassung

This paper presents measurements of ozone, wa-ter vapour and nitric acid (HNO3) in the upper tropo-sphere/lower stratosphere (UTLS) over North Atlantic andEurope. The measurements were acquired with the Gim-balled Limb Observer for Radiance Imaging of the At-mosphere (GLORIA) during the Wave Driven IsentropicExchange (WISE) campaign in October 2017. GLORIAis an airborne limb imager capable of acquiring both 2-D data sets (curtains along the flight path) and, whenthe carrier aircraft is flying around the observed air mass,spatially highly resolved 3-D tomographic data. Here, wepresent a case study of a Rossby wave (RW) breakingevent observed during two subsequent flights 2 d apart. RWbreaking is known to steepen tracer gradients and facili-tate stratosphere–troposphere exchange (STE). Our measure-ments reveal complex spatial structures in stratospheric trac-ers (ozone and nitric acid) with multiple vertically stacked fil-aments. Backward-trajectory analysis is used to demonstratethat these features are related to several previous Rossbywave breaking events and that the small-scale structure ofthe UTLS in the Rossby wave breaking region, which is oth-erwise very hard to observe, can be understood as stirringand mixing of air masses of tropospheric and stratosphericorigin. It is also shown that a strong nitric acid enhancementobserved just above the tropopause is likely a result of NOxproduction by lightning activity. The measurements showedsignatures of enhanced mixing between stratospheric and tro-pospheric air near the polar jet with some transport of watervapour into the stratosphere. Some of the air masses seen in3-D data were encountered again 2 d later, stretched to verythin filament (horizontal thickness down to 30 km at some al-titudes) rich in stratospheric tracers. This repeated measure-ment allowed us to directly observe and analyse the progressof mixing processes in a thin filament over 2 d. Our resultsprovide direct insight into small-scale dynamics of the UTLSin the Rossby wave breaking region, which is of great impor-tance to understanding STE and poleward transport in the UTLS.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146023/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:3-D tomographic observations of Rossby wave breaking over the North Atlantic during the WISE aircraft campaign in 2017
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Krasauskas, LukasForschungszentrum JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ungermann, JörnForschungszentrum JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Preusse, PeterForschungszentrum JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedl-Vallon, FelixKIT, IMK, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zahn, AndeasKIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ziereis, HelmutDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-5483-5669NICHT SPEZIFIZIERT
Rolf, ChristianForschungszentrum JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plöger, FelixForschungszentrum Jülich, IEK-7 Stratosphäre, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Konopka, PaulForschungszentrum Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vogel, BärbelForschungszentrum JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Riese, MartinForschungszentrum JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 Juli 2021
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:21
DOI:10.5194/acp-21-10249-2021
Seitenbereich:Seiten 10249-10272
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:HALO, Rossby waves, WISE campaign
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Ziereis, Helmut
Hinterlegt am:23 Nov 2021 09:24
Letzte Änderung:05 Dez 2023 10:25

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