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Multi-Scale Kelvin-Helmholtz Instability Dynamics Observed by PMC Turbo on 12 July 2018: 1. Secondary Instabilities and Billow Interactions

Kjellstrand, Bjorn und Fritts, D. und Miller, Amber und Williams, Bifford P. und Kaifler, Natalie und Geach, Christopher Peter und Hanany, Shaul und Kaifler, Bernd und Jones, Glenn und Limon, Michele und Reimuller, Jason und Wang, Ling (2022) Multi-Scale Kelvin-Helmholtz Instability Dynamics Observed by PMC Turbo on 12 July 2018: 1. Secondary Instabilities and Billow Interactions. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Wiley. doi: 10.1029/2021JD036232. ISSN 2169-897X.

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Kurzfassung

The Polar Mesospheric Cloud (PMC) Turbulence experiment performed optical imaging and Rayleigh lidar PMC profiling during a 6-day flight in July 2018. A mosaic of seven imagers provided sensitivity to spatial scales from 20 m to 100 km at a 2-s cadence. Lidar backscatter measurements provided PMC brightness profiles and enabled definition of vertical displacements of larger-scale gravity waves (GWs) and smaller-scale instabilities of various types. These measurements captured an interval of strong, widespread Kelvin-Helmholtz instabilities (KHI) occurring over northeastern Canada on July 12, 2018 during a period of significant GW activity. This paper addresses the evolution of the KHI field and the characteristics and roles of secondary instabilities within the KHI. Results include the imaging of secondary KHI in the middle atmosphere and multiple examples of KHI tube and knot (T&K) dynamics where two or more KH billows interact. Such dynamics have been identified clearly only once in the atmosphere previously. Results reveal that KHI T&K arise earlier and evolve more quickly than secondary instabilities of uniform KH billows. A companion paper by Fritts et al. (2022), https://doi.org/10.1029/2021JD035834 reveals that they also induce significantly larger energy dissipation rates than secondary instabilities of individual KH billows. The expected widespread occurrence of KHI T&K events may have important implications for enhanced turbulence and mixing influencing atmospheric structure and variability.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188376/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Multi-Scale Kelvin-Helmholtz Instability Dynamics Observed by PMC Turbo on 12 July 2018: 1. Secondary Instabilities and Billow Interactions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kjellstrand, BjornColumbia Univ., New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fritts, D.dave (at) gats-inc.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Miller, AmberUniversity of Southern CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Williams, Bifford P.GATS Inc./BoulderNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaifler, NatalieDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-3118-6480NICHT SPEZIFIZIERT
Geach, Christopher PeterChristopher.Geach (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hanany, ShaulUniv. of Minnesota, Minneapolis, MN, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaifler, BerndDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-5891-242XNICHT SPEZIFIZIERT
Jones, GlennColumbia Univ., New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Limon, MicheleColumbia Univ., New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reimuller, JasonIntegr. Space. S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, LingGATS Inc., Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2022
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Atmospheres
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1029/2021JD036232
Verlag:Wiley
ISSN:2169-897X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Kelvin-Helmholtz instability, multi-scale dynamics, KHI, knots and tubes, secondary KHI instabilities, turbulence
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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 Solar-Terrestrische Physik > Solar-Terrestrische Kopplungsprozesse
Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Geach, Christopher Peter
Hinterlegt am:27 Sep 2022 15:00
Letzte Änderung:28 Feb 2023 14:55

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