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Observed and Modeled Mountain Waves from the Surface to the Mesosphere Near the Drake Passage

Kruse, Christopher G. und Alexander, M. Joan und Hoffmann, Lars und van Niekerk, Annelize und Polichtchouk, Inna und Bacmeister, Julio und Holt, Laura und Plougonven, Riwal und Sácha, Petr und Wright, Corwin J. und Sato, Kaoru und Shibuya, Ryosuke und Gisinger, Sonja und Ern, Manfred und Meyer, Catrin und Stein, Olaf (2022) Observed and Modeled Mountain Waves from the Surface to the Mesosphere Near the Drake Passage. Journal of the Atmospheric Sciences. American Meteorological Society. doi: 10.1175/JAS-D-21-0252.1. ISSN 0022-4928.

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Offizielle URL: https://journals.ametsoc.org/view/journals/atsc/aop/JAS-D-21-0252.1/JAS-D-21-0252.1.xml

Kurzfassung

Four state-of-the-science numerical weather prediction (NWP) models were used to perform mountain wave- (MW) resolving hind-casts over the Drake Passage of a 10-day period in 2010 with numerous observed MW cases. The Integrated Forecast System (IFS) and the Icosahedral Nonhydrostatic (ICON) model were run at Δx ≈ 9 and 13 km globally. TheWeather Research and Forecasting (WRF) model and the Met Office Unified Model (UM) were both configured with a Δx = 3 km regional domain. All domains had tops near 1 Pa (z ≈ 80 km). These deep domains allowed quantitative validation against Atmospheric InfraRed Sounder (AIRS) observations, accounting for observation time, viewing geometry, and radiative transfer. All models reproduced observed middle-atmosphere MWs with remarkable skill. Increased horizontal resolution improved validations. Still, all models underrepresented observed MW amplitudes, even after accounting for model effective resolution and instrument noise, suggesting even at Δx ≈ 3 km resolution, small-scale MWs are under-resolved and/or over-diffused. MWdrag parameterizations are still necessary in NWP models at current operational resolutions of Δx ≈ 10 km. Upper GW sponge layers in the operationally configured models significantly, artificially reduced MW amplitudes in the upper stratosphere and mesosphere. In the IFS, parameterized GW drags partly compensated this deficiency, but still, total drags were ≈ 6 time smaller than that resolved at Δx ≈ 3 km. Meridionally propagating MWs significantly enhance zonal drag over the Drake Passage. Interestingly, drag associated with meridional fluxes of zonal momentum (i.e. u'v') were important; not accounting for these terms results in a drag in the wrong direction at and below the polar night jet.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148139/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
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Titel:Observed and Modeled Mountain Waves from the Surface to the Mesosphere Near the Drake Passage
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kruse, Christopher G.CoRA Office, NorthWest Research Associates, Boulder, ColoradoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alexander, M. JoanCoRA Office, NorthWest Research Associates, Boulder, ColoradoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, LarsForschungszentrum Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-3773-4377NICHT SPEZIFIZIERT
van Niekerk, AnnelizeMet Office, Exeter, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Polichtchouk, InnaECMWF, Reading, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bacmeister, JulioNCAR, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holt, LauraCoRA Office, NorthWest Research Associates, Boulder, ColoradoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plougonven, RiwalLaboratoire de Météorologie Dynamique, Ecole Polytechnique, Palaiseau, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sácha, PetrUniv. Prag, Tschechische RepublikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wright, Corwin J.Centre for Space, Atmospheric and Oceanic Science, University of Bath, Bath, United Kingdohttps://orcid.org/0000-0003-2496-953XNICHT SPEZIFIZIERT
Sato, KaoruUniversiy of Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shibuya, RyosukeUniversity of Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gisinger, SonjaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8188-4458NICHT SPEZIFIZIERT
Ern, ManfredForschungszentrum Jülich, Institute of Energy and Climate Research, Stratosphere (IEK-7), Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-8565-2125NICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, CatrinForschungszentrum Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stein, OlafForschungszentrum Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:Journal of the Atmospheric Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1175/JAS-D-21-0252.1
Verlag:American Meteorological Society
ISSN:0022-4928
Status:veröffentlicht
Stichwörter:gravity waves, mountain waves, atmospheric dynamics
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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 > Verkehrsmeteorologie
Hinterlegt von: Gisinger, Sonja
Hinterlegt am:10 Jan 2022 15:45
Letzte Änderung:01 Sep 2022 03:00

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