Titelaufnahme

Titel
Observing sudden stratospheric warmings with radio occultation data, with focus on the event 2009 / Klingler Raimund
Verfasser/ VerfasserinKlingler, Raimund
Begutachter / BegutachterinFoelsche, Ulrich
Erschienen2014
UmfangX, 85 S. : Zsfassung (2 Bl.) ; graph. Darst., Kt.
HochschulschriftGraz, Univ., Masterarb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. Referenz(VLID)242588
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Stratosphäre / Erwärmung / Okkultationsmessung / Stratosphäre / Erwärmung / Okkultationsmessung / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-68069 
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Zusammenfassung

Plötzliche Stratosphärenerwärmungen, sogenannte Sudden Stratospheric Warmings (SSWs), sind gekennzeichnet durch einen rapiden Temperaturanstieg der Winterstratosphäre um mindestens 25 K und treten vorzugsweise in der Nordhemisphäre auf. Bei starken SSWs bricht der Polarwirbel zusammen und erholt sich nur langsam. Die vorherrschende Westwindphase des Polarwirbels wird durch eine Ostwindphase während des starken SSW Ereignis unterbrochen. Solch ein dynamisches Phänomen beeinflusst auch die Troposphäre über Monate hinweg. 1952 entdeckte Richard Scherhag dieses Phänomen durch Radiosondenmessungen über Berlin. Durch die topographischen Unterschiede der Hemisphären wurde das bisher einzige starke SSW Ereignis auf der Südhemisphäre im September 2002 beobachtet. Mitte Jänner 2009 wurde das bisher stärkste SSW Ereignis auf der Nordhemisphäre beobachtet. Innerhalb einer Woche zeigten einzelne Regionen einen Temperaturanstieg von 70 K auf dem 10 hPa Drucklevel. Für die Analyse dieses Events verwende ich Radio-Okkultationsdaten (RO Daten). Die sehr genaue RO Messung liefert vertikal hochaufgelöste Atmosphärenprofile, welche global verfügbar sind. Es werden täglich ungefähr 450 Profile zwischen 55 N und 90 N für die Analyse herangezogen. Für die Optimierung der Mittelungsmethode der Einzelprofile wurde ein Fehlerindikator (sampling error), welcher durch unvollständige Abtastung der natürlichen Variabilität entsteht, genutzt. Die ?Equal-Area Bin? Methode eignet sich um die Abtastung in hohen Breiten zu verbessern. RO Daten bieten eine große Chance SSWs hochaufgelöst darzustellen und um Daten operationeller Wetterzentren zu validieren. Es zeigt sich, dass RO Daten zum Großteil wärmer als Daten atmosphärischer Analysefelder vom Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage sind, aber in Regionen starker Temperaturänderung werden kältere RO Daten gefunden.

Abstract

Sudden Stratospheric Warmings (SSWs) are characterized by a rapid increase in temperature by at least 25 K and appear predominantly in the Northern Hemisphere (NH) winter stratosphere. During major SSWs the strong Polar Vortex (PV) breaks down and recovers slowly. The typical westerly phase of the PV is interrupted by an easterly during the SSW event. Such a dynamical phenomenon causes an impact on the troposphere which can persist over months. Richard Scherhag was the first to discover this phenomenon with observations from radiosondes above Berlin in January 1952. Due to topographical conditions of the hemispheres, the first and so far only observed major southern-hemispheric SSW occurred in late September 2002. In mid January 2009 the strongest ever observed SSW event started to take place in the NH. Some regions even showed an increase in temperature of 70 K within a week at the 10 hPa level. To analyze this event I used Radio Occultation (RO) data. The accurate RO measurements provide atmospheric profiles with high vertical resolution and global coverage. About 450 profiles per day are obtained between 55 N and 90 N. To ensure an optimized averaging strategy I investigated an indicator of error due to incomplete sampling at given atmospheric variability (the sampling error). The equal-area bin method was found to improve the sampling at high latitudes. I found that RO data provide a great opportunity to observe SSWs with high resolution and to validate data from operational weather centers. Generally RO data are found to be warmer than European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) analysis data, but regions with a strong temporal change in temperature show systematically colder RO data.

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