elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Emulating lateral gravity wave propagation in a global chemistry-climate model (EMAC v2.55.2) through horizontal flux redistribution

Eichinger, Roland und Rhode, Sebastian und Garny, Hella und Preusse, Peter und Pisoft, Petr und Kuchar, Ales und Jöckel, Patrick und Kerkweg, Astrid und Kern, Bastian (2023) Emulating lateral gravity wave propagation in a global chemistry-climate model (EMAC v2.55.2) through horizontal flux redistribution. Geoscientific Model Development, 16, Seiten 5561-5583. Copernicus Publications. doi: 10.5194/gmd-16-5561-2023. ISSN 1991-959X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://gmd.copernicus.org/articles/16/5561/2023/

Kurzfassung

The columnar approach of gravity wave (GW) parameterisations in weather and climate models has been identified as a potential reason for dynamical biases in middle-atmospheric dynamics. For example, GW momentum flux (GWMF) discrepancies between models and observations at 60°S arising through the lack of horizontal orographic GW propagation are suspected to cause deficiencies in representing the Antarctic polar vortex. However, due to the decomposition of the model domains onto different computing tasks for parallelisation, communication between horizontal grid boxes is computationally extremely expensive, making horizontal propagation of GWs unfeasible for global chemistry-climate simulations. To overcome this issue, we present a simplified solution to approximate horizontal GW propagation through redistribution of the GWMF at one single altitude by means of tailor-made redistribution maps. To generate the global redistribution maps averaged for each grid box, we use a parameterisation describing orography as a set of mountain ridges with specified location, orientation and height combined with a ray-tracing model describing lateral propagation of so-generated mountain waves. In the global chemistry-climate model (CCM) EMAC (ECHAM MESSy Atmospheric Chemistry), these maps then allow us to redistribute the GW momentum flux horizontally at one level, obtaining an affordable overhead of computing resources. The results of our simulations show GWMF and drag patterns that are horizontally more spread out than with the purely columnar approach; GWs are now also present above the ocean and regions without mountains. In this paper, we provide a detailed description of how the redistribution maps are computed and how the GWMF redistribution is implemented in the CCM. Moreover, an analysis shows why 15 km is the ideal altitude for the redistribution. First results with the redistributed orographic GWMF provide clear evidence that the redistributed GW drag in the Southern Hemisphere has the potential to modify and improve Antarctic polar vortex dynamics, thereby paving the way for enhanced credibility of CCM simulations and projections of polar stratospheric ozone.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198101/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Emulating lateral gravity wave propagation in a global chemistry-climate model (EMAC v2.55.2) through horizontal flux redistribution
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Eichinger, RolandDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-6872-5700NICHT SPEZIFIZIERT
Rhode, SebastianFZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garny, HellaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-4960-2304NICHT SPEZIFIZIERT
Preusse, PeterFZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pisoft, PetrUniv. Prag, Tschechische Republikhttps://orcid.org/0000-0002-5034-9169NICHT SPEZIFIZIERT
Kuchar, AlesBOKU, Viennahttps://orcid.org/0000-0002-3672-6626NICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Kerkweg, AstridFZ Jülich, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-8378-3498NICHT SPEZIFIZIERT
Kern, BastianDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-7646-9273NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 Oktober 2023
Erschienen in:Geoscientific Model Development
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:16
DOI:10.5194/gmd-16-5561-2023
Seitenbereich:Seiten 5561-5583
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:Development and technical paper
ISSN:1991-959X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:gravity waves, stratosphere, EMAC, chemistry-climate model, dynamics, parameterisations
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung, L - Klima, Wetter und Umwelt, R - Mittlere Atmosphäre
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Eichinger, Roland
Hinterlegt am:13 Okt 2023 13:02
Letzte Änderung:19 Okt 2023 14:54

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.