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Oblique propagation and refraction of gravity waves over the Andes observed by GLORIA and ALIMA during the SouthTRAC campaign

Krasauskas, Lukas und Kaifler, Bernd und Rhode, Sebastian und Ungermann, J. und Woiwode, W. und Preusse, P. (2023) Oblique propagation and refraction of gravity waves over the Andes observed by GLORIA and ALIMA during the SouthTRAC campaign. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Seiten 1-38. Wiley. doi: 10.1029/2022JD037798. ISSN 2169-897X.

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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1029/2022JD037798

Kurzfassung

Gravity waves (GW) carry energy and momentum from the troposphere to the middle atmosphere and have strong influence on the circulation there. Global atmospheric models cannot fully resolve GWs, and therefore rely on highly simplified GW parametrizations that, among other limitations, account for vertical wave propagation only and neglect refraction. This is a major source of uncertainty in models, and leads to well-known problems, such as late break-up of polar vortex due to the ”missing” GW drag around 60°S. To investigate these phenomena, GW observations over Southern Andes were performed during SouthTRAC aircraft campaign. This paper presents measurements from a SouthTRAC flight on 21 September 2019, including 3-D tomographic temperature data of the infrared limb imager GLORIA (8-15 km altitude) and temperature profiles of the ALIMA lidar (20-80 km altitude). GLORIA observations revealed multiple overlapping waves of different wavelengths. 3-D wave vectors were determined from the GLORIA data and used to initialise a GW ray-tracer. The ray-traced GW parameters were compared with ALIMA observations, showing good agreement between the instruments and direct evidence of oblique (partly meridional) GW propagation. ALIMA data analysis confirmed that most waves at 25-40 km altitudes were indeed orographic GWs, including waves seemingly upstream of the Andes. We directly observed horizontal GW refraction, which has not been achieved before SouthTRAC. Refraction and oblique propagation caused significant meridional transport of horizontal momentum as well as horizontal momentum exchange between waves and the background flow all along the wave paths, not just in wave excitation and breaking regions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194677/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Oblique propagation and refraction of gravity waves over the Andes observed by GLORIA and ALIMA during the SouthTRAC campaign
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Krasauskas, LukasFZ Jülich, JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaifler, BerndDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-5891-242XNICHT SPEZIFIZIERT
Rhode, SebastianFZ Jülich, JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ungermann, J.FZ Jülich, JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Woiwode, W.KIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Preusse, P.FZ Jülich, JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 April 2023
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:10.1029/2022JD037798
Seitenbereich:Seiten 1-38
Verlag:Wiley
ISSN:2169-897X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SouthTRAC, gravity waves, mountain waves, oblique propagation, ALIMA, lidar, HALO, aircraft
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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
Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Kaifler, Dr. Natalie
Hinterlegt am:17 Apr 2023 07:51
Letzte Änderung:17 Apr 2023 07:51

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