Zusammenfassung
zusammenfassung
Im Rahmen dieser Dissertation wird der Einfluß verschiedener
mesoskaliger dynamischer Prozesse in der
Atmosphäre auf die Bildung polarer Stratosphärenwolken (polar
stratospheric clouds, PSCs) untersucht.
Der Arbeit liegen Messungen von PSCs zugrunde, die mit der Fernerkundungs-Methode
Lidar (Light Detection
and Ranging) in Sodankylä (Finnland, 67.25° N, 26.65°E)
und Ny-Ålesund (Spitzbergen, 78.55°N, 11.55°E)
während der Winter 1997/1998 bis 1999/2000 durchgeführt wurden.
Die meteorologischen Bedingungen der
arktischen Stratosphäre während der Messwinter werden
umrissen. Insbesondere der Winter 1999/2000 war
durch einen stabilen, kalten Polarwirbel gekennzeichnet. Aus diesem
Zeitraum werden die Messungen von PSCs
aus festen und/oder flüssigen Partikeln vorgestellt, d.h. die
PSC Typen I a und I b, sowie Typ I a/b-Mischungen
und PSCs mit 'Sandwich-Struktur'. Zusätzlich werden die außergewöhnlichen
PSC-Ereignisse vom 24./25. Januar
und 26./27. Januar 2000 behandelt, die mit sehr großen PSC-Partikeln
('NAT-Rocks') in Verbindung gebracht werden.
Erstmals werden PSC-Beobachtungen am Rand des Polarwirbels (Sodankylä)
mit Beobachtungen im Zentrum
des Polarwirbels (Ny-Ålesund) verglichen. Dabei zeigt sich, dass
die Existenz von PSCs am Polarwirbelrand offenbar
begünstigt ist. Es werden 3 Ansätze verfolgt, um diese Beobachtung
zu erklären.
Zum einen wird gezeigt, dass Temperaturfluktuationen in stratosphärische
Leewellen, die am skandinavischen Gebirge
angeregt werden, über Sodankylä zur Entstehung von Wassereis-PSCs
bei synoptischen Temperaturen über dem
Eisgefrierpunkt führen können. Bei diesem Ansatz geht man
davon aus, dass die stratosphärischen Temperaturen
lokal unter die PSC-Existenztemperaturen verschoben werden. Zum anderen
wird in der vorliegenden Arbeit der
neue Ansatz verfolgt, dass Schwankungen von Spurengasen (insbesondere
H2O) zu einer lokalen Verschiebung der
PSC-Existenztemperaturen führen. In diesem Zusammenhang wird die
Bildung von Filamentstrukturen am Polarwirbel-
rand mit Hilfe der Konturadvektions-Simulationsmethode berechnet. Die
gemeinsame Analyse von Filamentstrukturen
und PSC-Messungen zeigt, dass sich auf Basis der Messdaten keine erhöhte
oder verminderte PSC-Wahrscheinlichkeit
aufgrund von Extrusionen oder Intrusionen nachweisen lässt.
Hingegen kann die Verteilung stratosphärischen Wasserdampfes innerhalb
des Wirbels eine Erklärung für die unterschiedlichen
PSC-Beobachtungen geben. Maximale H2O-Mischungsverhältnisse
treten aufgrund der stärkeren Absinkbewegung im
Randbereich des Wirbels auf, so dass hier die PSC-Existenztemperaturen
zu höheren Temperaturen verschoben sind,
während sie im Wirbelzentrum aufgrund des geringeren H2O-Gehalts
zu niedrigeren Temperaturen verschoben sind.
Durch die Kombination der experimentellen Ergebnisse des Lidarverfahrens
mit meteorologischen Ansätzen der
Atmosphärendynamik konnte ein differenziertes Bild der PSC-Existenz
im nordhemisphärischen Polarwirbel aufgezeigt werden.
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