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Signatures of Polar Vortex Weakening in the MLTI: A Review

Harvey, Lynn und Aggarwal, D. und Becker, Erich und Bittner, Michael und Funke, B. und Goncharenko, Larisa und Jia, J. und Lieberman, R. und Liu, H.-L. und Maliniemi, V. und Marchaudon, A. und Nesse, H. und Partamies, Noora und Schmidt, Carsten und Shi, G. und Stephan, C. C. und Stober, G. und van Caspel, W. und Wüst, Sabine und Yamazaki, Y. (2025) Signatures of Polar Vortex Weakening in the MLTI: A Review. Surveys in Geophysics, Seiten 1-41. Springer. doi: 10.1007/s10712-025-09899-3. ISSN 0169-3298.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10712-025-09899-3

Kurzfassung

This paper is a collaborative effort that originated at the International Space Science Institute Workshop on “Physical links between Weather and Climate in Space and the Lower Atmosphere” held 22–26 January 2024. Many scientists attended that workshop and contributed their expertise related to polar vortex impacts on upper atmosphere variability. This paper summarizes well-known and newly reported signatures of polar vortex weakening on mesosphere–lower-thermosphere (MLT) temperature, winds, composition, planetary waves, gravity waves, tides, and ionospheric foF2. A variety of observational and modeling results are shown and are consistent with previously published variations in the dynamical and chemical state of the MLT and ionosphere during weak vortex events. We present Superposed Epoch Analysis (SEA) of upper atmosphere diagnostics and phenomena where day 0 is the onset of major SSWs. We also present SEAs where day 0 is the onset of stratopause warmings followed by elevated stratopause events. Our goal in performing two SEAs is to test the sensitivity of 10 hPa versus 1 hPa winds to predict upper atmosphere variability. Results suggest that zonal winds and the semidiurnal migrating solar tide (SW2) in the MLT are more sensitive to zonal wind reversals at 1 hPa rather than 10 hPa. Alternatively, the non-migrating DW2 tide in the equatorial upper mesosphere is best predicted by planetary wave-1 amplitudes in the winter high-latitude upper stratosphere rather than zonal wind reversals. A notable aspect of both SEAs is extremely large event-to-event variability in all diagnostics. Thus, conclusions drawn based on any one event are less robust than those based on many events.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215848/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Signatures of Polar Vortex Weakening in the MLTI: A Review
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Harvey, LynnLaboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado Boulder, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aggarwal, D.Physics and Astronomy Department, Clemson University, Clemson, SC, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Becker, ErichNorthWest Research Associates, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bittner, MichaelMichael.Bittner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4293-930XNICHT SPEZIFIZIERT
Funke, B.Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Granada, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Goncharenko, LarisaHaystack Observatory, Massachusetts Institute of Technology, Westford, MA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jia, J.Department of Physics, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lieberman, R.NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liu, H.-L.High Altitude Observatory, NSF National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maliniemi, V.Water, Energy, and Environmental Engineering Research Unit, University of Oulu, Oulu, FinlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marchaudon, A.Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse, CNRS, CNES, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nesse, H.Department of Physics and Technology, University of Bergen, Bergen, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Partamies, NooraDepartment of Arctic Geophysics, The University Centre in Svalbard, Longyearbyen, Svalbard, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, CarstenCarsten.Schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9580-724X190897051
Shi, G.Institute of Applied Physics, University of Bern, Bern, Switzerland and Oeschger Center for Climate Change Research, University of Bern, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stephan, C. C.Leibniz Institute of Atmospheric Physics, University of Rostock, Kühlungsborn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stober, G.Institute of Applied Physics, University of Bern, Bern, Switzerland and Oeschger Center for Climate Change Research, University of Bern, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
van Caspel, W.Climate Modelling and Air Pollution Division, Research and Development Department, Norwegian Meteorological Institute, Oslo, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wüst, Sabinesabine.wuest (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0359-4946NICHT SPEZIFIZIERT
Yamazaki, Y.Leibniz Institute of Atmospheric Physics, University of Rostock, Kühlungsborn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 August 2025
Erschienen in:Surveys in Geophysics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s10712-025-09899-3
Seitenbereich:Seiten 1-41
Verlag:Springer
ISSN:0169-3298
Status:veröffentlicht
Stichwörter:polar vortex, sudden stratospheric warming, planetary wave, gravity wave, atmospheric tide, atmospheric coupling
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 - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Atmosphäre
Hinterlegt von: Schmidt, Carsten
Hinterlegt am:01 Sep 2025 09:56
Letzte Änderung:01 Sep 2025 09:56

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