Mitteilungen DMG 01 / 2008 - Deutsche Meteorologische ...

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Stratosphärische Ozonchemie als wichtiger Faktor für atmosphärische
Strömungsmuster identifiziert
Mitteilungen 01/2008
AWI
Wechselwirkungen zwischen der stratosphärischen
Ozonchemie und der atmosphärischen Strömung führen
zu deutlichen Änderungen vom Erdboden bis in
die Stratosphäre. Wissenschaftler der Forschungsstelle
Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und
Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft haben
mit diesem jüngst veröffentlichtem Befund einen
fundamentalen Prozess für die Klimazusammenhänge
in der Arktis untersucht.
Die atmosphärische Strömung folgt bevorzugten Mustern,
wobei das wichtigste Muster für die Nordhalbkugel
die Arktische Oszillation ist. Dabei handelt es sich
um eine großräumige Schwingung der Atmosphäre,
die durch entgegengesetzte Luftdruckanomalien in der
zentralen Arktis und in Teilen der mittleren und subtropischen
Breiten gekennzeichnet ist und sich in Jahrzehnte
dauernden Schwingungen mal stärker und mal
schwächer ausprägt. In der positiven Phase, die seit
etwa 1970 vorherrscht, ist der winterliche Polarwirbel
sehr stabil und der Austausch von Luftmassen zwischen
mittleren und hohen Breiten ist eingeschränkt.
In den mittleren Breiten treiben starke Westwinde im
Winter warme Atlantikluft nach Nord- und Mitteleuropa
und Sibirien. In der negativen Phase der Arktischen
Oszillation kann die kalte Polarluft weiter nach Süden
vordringen und beschert Europa strenge Winter.
Bislang werden in komplexen, globalen, gekoppelten
Atmosphären-Ozean-Klimamodellen die gegenseitigen
Wechselwirkungen zwischen chemischen Prozessen in
der Stratosphäre und der Zirkulation in der Tropo- und
Stratosphäre (0 bis 10 Kilometer Höhe bzw. 10 bis circa
50 Kilometer Höhe) nicht berücksichtigt. Die Wissenschaftler
des Alfred-Wegener-Institutes haben nun
erstmals in ein Atmosphären-Ozean-Klimamodell ein
Modul der stratosphärischen Ozonchemie eingefügt.
Durch einen Vergleich von Simulationen des Standardmodells
und des um die Ozonchemie ergänzten
neuen Modells konnten die Wissenschaftler zeigen,
dass die Ozonchemie einen deutlichen Einfluss auf die
Arktische Oszillation hat. Änderungen der atmosphärischen
Strömung und der Temperaturverteilung füh-
Differenz des Luftdrucks auf Meeresniveau zwischen der neuen Simulation
des Modells mit interaktiver stratosphärischer Ozonchemie und der
Simulation des Standardmodells. Quelle: S. Brand/AWI.
ren zu einer Verstärkung der winterlichen negativen
Phase der Arktischen Oszillation.
Die Ergebnisse lassen erwarten, dass die Berücksichtigung
der Wechselwirkung zwischen atmosphärischer
Strömung und stratosphärischer Ozonchemie sich auch
in Simulationen der zukünftigen Klimaentwicklung
auf die Stabilität des Polarwirbels auswirkt und deshalb
unbedingt in Klimamodelle einbezogen werden
muss. In einem Folgeprojekt soll das neue Modell für
Berechnungen der zukünftigen Klimaentwicklung eingesetzt
werden.