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Testing linear gravity wave theory with simultaneous wind and temperature data from the mesosphere

Placke, Manja und Hoffmann, Peter und Gerding, Michael und Becker, Erich und Rapp, M. (2013) Testing linear gravity wave theory with simultaneous wind and temperature data from the mesosphere. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 93, Seiten 57-69. Elsevier. doi: 10.1016/j.jastp.2012.11.012. ISSN 1364-6826.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364682612002854

Kurzfassung

Linear gravity wave (GW) theory is tested on the basis of simultaneous measurements of horizontal winds from a medium frequency (MF) radar at Juliusruh (54.6°N, 13.4°E) and temperatures from combined Potassium (K) and Rayleigh–Mie–Raman (RMR) lidars at Kühlungsborn (54.1°N, 11.8°E). The applicability of linear GW theory to mesospheric observations is far from obvious given the fact that typically a whole spectrum of waves is observed which may interact non-linearly. Before analyzing our experimental dataset for its fit to expectations from linear GW theory, the chosen methodology is tested with model data from the Kühlungsborn Mechanistic general Circulation Model (KMCM). This model is a mechanistic general circulation model with high spatial resolution such that waves with horizontal wavelengths in excess of are explicitly resolved yielding a semi-realistic wave motion field. This may be considered as a suitable test-bed for defining and optimizing wave analysis approaches. This effort reveals that Stokes parameters analysis of filtered time series of GW-induced wind and temperature fluctuations in comparison to wave amplitudes directly retrieved from the filtered time series allows us to demonstrate the validity of polarization relations based on linear wave theory. Indeed, applying the same methodology to the observations yields similarly conclusive results thus giving evidence for the applicability of linear wave theory to mesospheric observations after appropriate filtering. These investigations are complemented by a comparison of kinetic and potential energy per unit mass for model and measured data. This reveals that the ratio of kinetic and potential energy also roughly follows expectations from linear wave theory.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/81629/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Testing linear gravity wave theory with simultaneous wind and temperature data from the mesosphere
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Placke, ManjaRostock Univ., KühlungsbornNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, PeterRostock Univ., KühlungsbornNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerding, MichaelRostock Univ., KühlungsbornNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Becker, ErichRostock Univ., KühlungsbornNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rapp, M.DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:93
DOI:10.1016/j.jastp.2012.11.012
Seitenbereich:Seiten 57-69
Verlag:Elsevier
ISSN:1364-6826
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gravity waves; Middle atmosphere dynamics; Observations and model data
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
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre
Hinterlegt von: Freund, Jana
Hinterlegt am:13 Mär 2013 11:35
Letzte Änderung:23 Jun 2023 15:37

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