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Gravity waves in the lower atmosphere in mountainous regions and the role of the tropopause
Gravity waves in the lower atmosphere in mountainous regions and the role of the tropopause
Background conditions in Earth's atmosphere are rarely constant, neither in time nor in space, which affects the propagation of atmospheric gravity waves and their way of distributing momentum and energy in the atmosphere. Changes of density and temperature in the lower atmosphere (troposphere and lower stratosphere) are most pronounced in the lower troposphere and at the tropopause. This thesis shows by means of idealized numerical simulations that mountain waves can also be trapped on the tropopause inversion layer (TIL) if the strength of the inversion, which is defined as the change in potential temperature across the tropopause, is large enough. The situation in the real atmosphere is evaluated by means of a comprehensive analysis of the atmospheric conditions during the Deep Propagating Gravity Wave Experiment (DEEPWAVE) campaign. How weather regimes and the atmospheric state compare to climatological conditions is reported upon and how they relate to the airborne and ground-based gravity wave observations is also explored. Gravity wave activity and properties during DEEPWAVE are computed from radiosonde data., Die Hintergrundbedingungen in der Atmosphäre sind selten konstant und variieren sowohl zeitlich als auch räumlich. Das beeinflusst die Ausbreitung von atmosphärischen Schwerewellen und deren Implus- und Energietransport in der Atmosphäre. Im Bereich der unteren Atmosphäre (Troposphäre, untere Stratosphäre) finden sich ausgeprägte Dichte- und Temperaturänderungen vor allem in der unteren Troposphäre und an der Tropopause. Anhand von idealisierten Simulationen wird in dieser Arbeit gezeigt, dass Gebirgswellen auch an der Tropopauseninversion gefangen sein können, wenn die Inversionsstärke, welche durch die Änderung der potentiellen Temperatur über die Tropopause hinweg beschrieben wird, ausreichend groß ist. Die Gegebenheiten in der realen Atmosphäre werden anhand umfangreicher Analysen der atmosphärischen Bedingungen während der DEEPWAVE Kampagne evaluiert. Die vorgefundenen Wetterregime und atmosphärische Zustände werden sowohl mit den klimatologischen Bedingungen als auch mit flugzeuggetragenen und bodengebundenen Schwerewellenbeobachtungen in Verbindung gesetzt. Anhand von Radiosondendaten wird die Aktivität der Schwerewellen und deren Eigenschaften während DEEPWAVE bestimmt.
Gravity waves, tropopause, radiosonde, simulations, DEEPWAVE
Gisinger, Sonja
2018
English
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Gisinger, Sonja (2018): Gravity waves in the lower atmosphere in mountainous regions and the role of the tropopause. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

Background conditions in Earth's atmosphere are rarely constant, neither in time nor in space, which affects the propagation of atmospheric gravity waves and their way of distributing momentum and energy in the atmosphere. Changes of density and temperature in the lower atmosphere (troposphere and lower stratosphere) are most pronounced in the lower troposphere and at the tropopause. This thesis shows by means of idealized numerical simulations that mountain waves can also be trapped on the tropopause inversion layer (TIL) if the strength of the inversion, which is defined as the change in potential temperature across the tropopause, is large enough. The situation in the real atmosphere is evaluated by means of a comprehensive analysis of the atmospheric conditions during the Deep Propagating Gravity Wave Experiment (DEEPWAVE) campaign. How weather regimes and the atmospheric state compare to climatological conditions is reported upon and how they relate to the airborne and ground-based gravity wave observations is also explored. Gravity wave activity and properties during DEEPWAVE are computed from radiosonde data.

Abstract

Die Hintergrundbedingungen in der Atmosphäre sind selten konstant und variieren sowohl zeitlich als auch räumlich. Das beeinflusst die Ausbreitung von atmosphärischen Schwerewellen und deren Implus- und Energietransport in der Atmosphäre. Im Bereich der unteren Atmosphäre (Troposphäre, untere Stratosphäre) finden sich ausgeprägte Dichte- und Temperaturänderungen vor allem in der unteren Troposphäre und an der Tropopause. Anhand von idealisierten Simulationen wird in dieser Arbeit gezeigt, dass Gebirgswellen auch an der Tropopauseninversion gefangen sein können, wenn die Inversionsstärke, welche durch die Änderung der potentiellen Temperatur über die Tropopause hinweg beschrieben wird, ausreichend groß ist. Die Gegebenheiten in der realen Atmosphäre werden anhand umfangreicher Analysen der atmosphärischen Bedingungen während der DEEPWAVE Kampagne evaluiert. Die vorgefundenen Wetterregime und atmosphärische Zustände werden sowohl mit den klimatologischen Bedingungen als auch mit flugzeuggetragenen und bodengebundenen Schwerewellenbeobachtungen in Verbindung gesetzt. Anhand von Radiosondendaten wird die Aktivität der Schwerewellen und deren Eigenschaften während DEEPWAVE bestimmt.