The solar cycle in the middle atmosphere: changes of the mean circulation and of propagation conditions for planetary waves

Der Einfluss des 11-jährigen Sonnenfleckenzyklusses auf die mittlere Atmosphäre wurde mit COMMA-LIM (Cologne Model of the Middle Atmosphere – Leipzig Institute for Meteorology), einem 3-D mechanistischen Zirkulationsmodell, untersucht. Um dies zu erreichen, wurden in der Strahlungsflussberechnung die prozentual verschieden stark ausfallenden Änderungen des solaren Flusses, die aus früheren Untersuchungen zur Verfügung standen, in den relevanten Banden einbezogen. Zusätzlich wurden neue Ozondatensätze eingesetzt; der erste verbindet Daten von GOME (Global Ozone Monitoring Experiment) mit der Berliner Ozonklimatologie, der zweite Datensatz wurde vom Chemie-Transport Modell SUNY-SPB (State University New York – St. Petersburg) erstellt. Die Temperaturdifferenzen zwischen einem solaren Maximum und einem solaren Minimum betragen in der Stratopause 1,5 bis 3 Kelvin. Oberhalb von 100 km steigt die Differenz steil an, hervorgerufen durch die starke Variation der Absorption durch molekularen Sauerstoff in der Thermosphäre. Die Veränderungen in der Temperaturverteilung verursachen ein Ansteigen des mittleren ostwärts gerichteten Zonalwindes in der Wintermesosphäre und ein Ansteigen des mittleren westwärts gerichteten Zonalwindes im Bereich der sommerlichen Mesosphäre der mittleren Breiten. Es wird untersucht, inwieweit der durch den solaren Zyklus bedingte Anstieg des Windes durch die Ausbreitung planetarer Wellen beeinflusst wird.The influence of the 11-year solar cycle on the zonal mean circulation was investigated with COMMA-LIM (Cologne Model of the Middle Atmosphere – Leipzig Institute for Meteorology), a 3-D mechanistical model. The solar impact was simulated via changes in solar absorption taking into account percentage contributions for different bands which are obtained from measurements. Additionally, new data sets for ozone were used. One combins the Berlin ozone climatology with new ozone data from GOME (Global Ozone Monitoring Experiment) and the other is produced by the chemical- transport model SUNY-SPB (State University New York – St. Petersburg) assimilating data from TOMS. Temperature differences between solar maximum and solar minimum conditions achieve up to 3 Kelvin in the stratosphere. Above 100 km the difference increases considerably, caused by the strong variation of absorption by molecular and atomic oxygen there. Changes in temperature distribution generate an increase of the mean westerly zonal wind in the winter mesosphere as well as an increase in the mean easterly zonal wind in the summer mesosphere in midlatitudes. It was investigated how strong the propagation of planetary waves is able to increase in the mean zonal wind during the solar cycle