Wechselwirkung freier Moden, Gezeiten und Schwerewellen in der mittleren Atmosphaere

Die Mesopausenregion ist durch die dynamische Wechselwirkung verschiedener Wellentypen besonders gekennzeichnet. Planetare Wellen, thermische Gezeiten und Schwerewellen praegen das Wind- und Temperaturfeld der Mesosphaere und unteren Thermosphaere. Die Ausbreitung der einzelnen Wellentypen in der mittleren Atmosphaere ist mittlerweile recht gut untersucht worden. Die Auswirkungen der verschiedenen Wellentypen auf das Wind- und Temperaturfeld sind dagegen noch nicht ausreichend verstanden worden. Bezueglich der Erforschung der Wechselwirkung der einzelnen Wellen und Wellentypen untereinander werden zur Zeit erhebliche Anstrengungen unternommen. Einen Beitrag dazu liefert diese Arbeit. Dazu wird ein globales, voll nichtlineares dreidimensionales Zirkulationsmodell der mittleren Atmosphaere (0-150 km) benutzt. Besonderes Interesse gilt der Wechselwirkung der einzelnen Wellentypen mit dem horizontalen Grundstrom und der Wellen untereinander in der Mesosphaere und unteren Thermosphaere. Die Ergebnisse der Modellsimulationen zeigen, dass sich jeder Wellentyp in bestimmten Bereichen der Atmosphaere nichtlinear verhaelt. Die Ausbreitung der freien Moden ist, mit abnehmender Frequenz der Welle, verstaerkt abhaengig vom zonalen Grundstrom. Umgekehrt veraendert der Impulsuebertrag von den freien Moden auf den zonalen Grundstrom das Wind- und Temperaturfeld der Mesosphaere und unteren Thermosphaere. Es zeigt, dass die freien Moden durch Ausbreitung von der Winterhemisphaere zur Sommerhemisphaere eine dynamische Kopplung der beiden Hemisphaeren bewirken. Die im numerischen Experiment primaer induzierten freien Moden regen im Modell hoehere Moden an, auch ostwaerts wanderndeThe mesopause region is characterized by the dynamical interaction of different kinds of waves. Planetary waves, thermal tides and gravity waves contribute to the formation of the wind and temperature fields of the mesosphere and lower thermosphere. While the propagation of the different wave types is quite well understood, their influence on the wind and temperature field is still a matter of current research. Especially the wave-wave interaction and the wave-mean flow interaction has received increasing attention. Using a global fully nonlinear three-dimensional circulation model of the middle atmosphere (0-150 km), a further contribution is given in this study. Special interest is pointed towards the wave-mean flow interaction and to the wave-wave interaction between different kind of waves in the mesosphere and lower thermosphere. The results of the model calculations show that every wave type reveals nonlinear behaviour in some part of the atmosphere. The propagation of the normal modes depends, with decreasing frequency of the wave, more strongly on the mean flow. On the other hand the momentum deposition of the normal modes in the mean flow changes the wind and temperature fields of the mesosphere and lower thermosphere. It is shown that the normal modes cause a dynamical coupling of both hemisphere by the propagation of the waves from the winter hemisphere to the summer hemisphere. The normal modes which have been primarily induced in the numerical experiments also excitate higher modes in the model, namely eastward travelling wavesSIGLEAvailable from TIB Hannover: RA 1818(84) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman