Raddatz, Thomas

German

Kölner UniversitätsPublikationsServer

Thomas Raddatz: Hoch- und ultrahochfrequente Variabilität im nordhemisphärischen Winter. 2002Es werden ultrahochfrequente (UHF) Druckschwankungen mit einer Periodendauer von weniger als 2Tagen und im Vergleich dazu die der synoptischen Zeitskala untersucht. Dabei erweist sich dieIntensität der Anomalien beider Spektralbereiche als weitgehend linear voneinander unabhängig.Zudem ist die UHF Variabilität insbesondere über den östlichen Teilen der Ozeane wesentlich stärkermit der Zyklonenaktivität gekoppelt als die synoptische Variabilität. Dies wird anhand derKorrelationen mit der Anzahl vorbeiziehender Zyklonen, dem Auftreten hoherWindgeschwindigkeiten in der unteren Troposphäre und der baroklinen Umwandlung von potentiellerzu kinetischer Energie CET verdeutlicht. Es kann auch nachgewiesen werden, daß Zyklonen häufig inweniger als 2 Tagen aufeinander folgen und diese Episoden mit einer erhöhten Intensität von UHFDruckstörungen einhergehen. Desweiteren wird eine enge Verbindung zwischen dem Auftreten vonschweren Stürmen und extremen UHF Anomalien beispielhaft über Deutschland festgestellt.Insgesamt scheint die UHF Variabilität somit ein wichtiger Aspekt des Klimas der mittleren Breiten zu sein.Mit Hilfe von Korrelationskarten wird die mittlere Struktur von UHF Störungen betrachtet. Dieselassen sich wie diejenigen des synoptischen Frequenzbereichs als nach Osten wandernde baroklineWellen interpretieren, wobei allerdings die Phasengeschwindigkeit der UHF Wellen wesentlich höherund die Wellenlänge kleiner ist. Um zu klären, welche Art von Tiefdrucksystemen deutliche Signaleim UHF Bereich hervorrufen, wird das 2 Tage hochpaßgefilterte bodennahe Druckfeld an einzelnenTerminen betrachtet. Danach können sowohl im Kernbereich von Primärzyklonen und Randstörungenals auch an Fronten große UHF Anomalien entstehen, wozu eine schnelle Verlagerung aber keinerasche Abfolge der Systeme eine notwendige Voraussetzung zu sein scheint.Weiterhin werden Zirkulationsanomalien über dem Nordatlantik mit Hilfe von empirischenorthogonalen Funktionen (EOF) des bodennahen Druckfeldes dargestellt und deren Einfluß auf dieUHF Variabilität untersucht. Dieser ist insbesondere in Bezug auf großräumige Intensitätsänderungenvon UHF Anomalien sehr stark ausgeprägt. Ein Teil des Zusammenhangs wird dabei barotrop überVariationen der Geschwindigkeit der Grundströmung vermittelt und als Frequenzverschiebunginterpretiert. Anderseits können mit Hilfe eines einfachen linearen Zweischichtmodells Zeiträumeidentifiziert werden, in denen UHF Wellen baroklin am schnellsten wachsen können und die Intensitätvon UHF Anomalien stromab tatsächlich stark erhöht ist. Somit läßt sich UHF Störungen auch mitBlick auf den engen Zusammenhang zu CET sowie ihrer räumlichen Struktur ein vorwiegendbarokliner Charakter zuordnen. Ultra high frequent (UHF) pressure fluctuation with a period of less than 2 days are investigated andcompared with those of the synoptic timescale. Thereby the intensity of anomalies of both frequencyranges is proven to be almost linear independent. Furthermore UHF variability is substantially strongercoupled with cyclonic activity than synoptic variability in particular over the eastern parts of theoceans. This is demonstrated on the basis of correlation with the number of passing cyclones, theoccurrence of high wind speed in the lower troposphere and the baroclinic conversion of potential tokinetic energy CET. It is also shown, that cyclones often follow each other in less than 2 days and thatthese episodes are accompanied by amplified UHF pressure vacillation. A close connection betweenthe occurrence of severe storms and extreme UHF anomalies is also determined exemplarily overGermany. Altogether UHF variability seems to be an important aspect of the midlatitudinal climate.The mean structure of UHF disturbances is considered by means of correlation maps. As those of thesynoptic band they are interpreted as eastward travelling baroclinic waves, but with a higher phasevelocity and shorter wavelength. In order to clarify, which kind of low pressure systems contributesignificant UHF signals, maps of the 2 day highpass filtered surface pressure field are perused. LargeUHF anomalies emerge near the core of primary as well as subsynoptic cyclones and at fronts. A fastdisplacement but not a quick succession is a common feature of these systems.Further on circulation anomalies over the North Atlantic are depicted by empirical orthogonalfunctions (EOF) of surface pressure and their influence on UHF variability is investigated. This isespecially pronounced with regard to large scale intensity modification of UHF anomalies. Partly thisconnection can be ascribed to barotrop variations of the mean flow and may be interpreted as a resultof a shift in frequency. On the other hand a simple linear two layer model predicts the highest potentialof baroclinic growth of UHF waves at those periods in time, when the intensity of UHF fluctuation isin fact considerably increased downstream. Therefore and in view of the connection to CET as well astheir spatial structure UHF anomalies seem to exhibit a predominantly baroclinic character. 

Hoch- und ultrahochfrequente Variabilität im nordhemisphärischen Winter

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