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Dynamical coupling of the stratosphere and troposphere in a changing climate

Walz, Roland (2022) Dynamical coupling of the stratosphere and troposphere in a changing climate. DLR-Forschungsbericht. DLR-FB-2022-17. Dissertation. LMU München. 165 S. doi: 10.57676/6dvm-wj32.

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Abstract

Der stratosphärische Polarwirbel ist in der Lage, bodennahe Bedingungen in der erweiterten Wintersaison erheblich zu beeinflussen. Induziert durch meridionale Temperaturgradienten, die sich zum Herbst hin entwickeln, bildet der Polarwirbel einen Wellenleiter, über den sich planetare Rossby-Wellen von der Troposphäre bis in die obere Stratosphäre ausbreiten können. Dissipieren diese Wellen, wird die gemittelte stratosphärische Strömung abgebremst und eine meridionale Zirkulation angetrieben. Darüber hinaus können aufwärts propagierende Rossby-Wellen auch reflektiert und sogar in die Troposphäre zurückgeführt werden, was mit einer begrenzten Geometrie des Wellenleiters zusammenhängt. Um die gekoppelte Reaktion von Stratosphäre und Troposphäre auf thermische Antriebe zu untersuchen, wird in dieser Arbeit ein idealisiertes Klimamodell verwendet. In einem ersten Experiment wird der Einfluss verschiedener Realisierungen des stratosphärischen Polarwirbels auf die Troposphäre untersucht und die Möglichkeit eines Regimewechsels von einem schwachen und variablen zu einem starken und stabilen Polarwirbel mit begrenzter Wellenleitergeometrie beschrieben. Ein zweites Experiment zeigt, dass ein ähnlicher Regimewechsel durch kritische Werte troposphärischer Erwärmung ausgelöst werden kann. Der entdeckte dynamische Mechanismus wird schließlich im Hinblick auf realistischere Klimamodelle diskutiert. Es zeigt sich, dass künftige Verstärkungen des südhemisphärischen Polarwirbels mit der Entwicklung einer begrenzteren Wellenleitergeometrie verbunden sind.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/189007/
Document Type:Monograph (DLR-Forschungsbericht, Dissertation)
Title:Dynamical coupling of the stratosphere and troposphere in a changing climate
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Walz, RolandDLR, IPAUNSPECIFIED
Date:2022
Refereed publication:No
Open Access:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
DOI:10.57676/6dvm-wj32
Number of Pages:165
ISSN:1434-8454
Status:Published
Keywords:Stratosphäre, Dynamik, Stratosphären-Troposphären Kopplung
Institution:LMU München
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Earth Observation
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R EO - Earth Observation
DLR - Research theme (Project):R - Atmospheric and climate research
Location: Oberpfaffenhofen
Institutes and Institutions:Institute of Atmospheric Physics > Earth System Modelling
Deposited By: Garny, Hella
Deposited On:17 Oct 2022 08:15
Last Modified:19 Oct 2022 14:02

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