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Multiscale Dynamical Processes Shaping a Mixing Line

Dörnbrack, Andreas und Lachnitt, Hans‐Christoph und Hoor, Peter und Imazio, Paola Rodriguez (2025) Multiscale Dynamical Processes Shaping a Mixing Line. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 130 (12), Seiten 1-22. Wiley. doi: 10.1029/2025JD043527. ISSN 2169-897X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1029/2025JD043527

Kurzfassung

The paper discusses multiscale dynamical processes shaping a mixing line in the upper troposphere/lower stratosphere (UTLS). It focuses on aircraft observations above southern Scandinavia during a mountain wave event and how they can be analyzed based on dynamic variables and the trace gases N2O and CO. This study aims to identify the irreversible component of the stratosphere‐troposphere exchange. It was shown that the overall shape of the mixing line is determined by the large‐scale and mesoscale atmospheric conditions in the UTLS. Especially, the wide range of Θ values along the flight tracks causes a compact, almost linear tracer‐tracer relation between N2O and CO. Only motion components with scales less than 4 km lead to the observed scatter around the mixing line. The anisotropic and patchy nature of the observed turbulence is responsible for this scatter in N2O and CO. The turbulence analysis reveals different scaling laws for the power spectra upstream, over the ridge and downstream of the mountains that lead to energy dissipation and irreversible mixing. The study suggests that turbulence dynamics may follow a cycle starting with 3D homogeneous isotropic turbulence upstream, transitioning to anisotropic turbulence over the ridge and further downstream. This transition is attributed to an interplay between turbulent eddies and internal gravity waves.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214771/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Multiscale Dynamical Processes Shaping a Mixing Line
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dörnbrack, AndreasDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-0936-0216NICHT SPEZIFIZIERT
Lachnitt, Hans‐ChristophUniversität Mainz, Germanyhttps://orcid.org/0009-0005-4702-3896NICHT SPEZIFIZIERT
Hoor, PeterUniversität Mainz, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-6582-6864NICHT SPEZIFIZIERT
Imazio, Paola RodriguezServicio Meteorológico Nacional, Buenos Aires, Argentinahttps://orcid.org/0000-0002-0457-7929NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
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
Band:130
DOI:10.1029/2025JD043527
Seitenbereich:Seiten 1-22
Verlag:Wiley
ISSN:2169-897X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:correlation between N2O and CO. observed turbulence manifests
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Mittlere Atmosphäre
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Angewandte Meteorologie
Hinterlegt von: Ziegele, Brigitte
Hinterlegt am:23 Jun 2025 12:22
Letzte Änderung:27 Jun 2025 09:30

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