Eine Mutiskalenperspektive auf die Rolle von plötzlichen Stratosphärenerwärmungen bei Strömungsübergängen über dem Nord-Atlantik

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Birner; Professor Dr. Volkmar Wirth
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553750934

Es ist inzwischen wohl-etabliert, dass starke winterliche Anomalien der stratosphärischen Strömung (wie z.B. plötzliche Stratosphärenerwärmungen) weitere großskalige Strömungsanomalien in der Troposphäre über einen Zeitraum von mehreren Wochen nach sich ziehen. Diese troposphärischen Strömungsanomalien äußern sich am stärksten über dem Nord-Atlantik und sind bedeutsam für die Vorhersagbarkeit auf der sub-jahreszeitlichen Zeitskala. Zugleich bleiben die zugrunde liegenden Mechanismen für die troposphärische Reaktion nach plötzlichen Stratosphärenerwärmungen bislang nur unvollständig verstanden. In diesem Projekt schlagen wir vor, das Problem der Stratosphären-Troposphären-Kopplung aus einer neuen Multiskalenperspektive zu betrachten. Wir gehen von der Hypothese aus, dass die anomale zonal gemittelte Strömung im Nachgang einer plötzlichen Stratosphärenerwärmung zunächst die planetare Wellenaktivität im gesamten Stratosphären-Troposphären-System verändert, und dass anschließend die veränderte planetare Wellenstruktur in der Troposphäre den Wellenleiter für die synoptischen Wirbel verändert. Der veränderte Wellenleiter, in Kombination mit den stets präsenten synoptischen Wirbeln, begünstigt einen Strömungsübergang über dem Atlantisch-Europäischen Sektor, und dies wiederum ändert die Wahrscheinlichkeit für spezielle Strömungsmuster in dieser Region. In unserer Analyse werden wir ein lineares Modell verwenden, um die Hypothese zu testen, dass die anomalen stratosphärischen Bedingungen die Ausbreitung der planetaren Wellen durch das gesamte Stratosphären-Troposphären-System verändern. Weiterhin werden wir eine Methode entwickeln und anwenden, mit deren Hilfe sich ein troposphärischer Hintergrunds-Zustand berechnen lässt, der planetar-skalige Variationen zulässt und zugleich für die Ausbreitung von synoptischen Wirbeln relevant ist. Dieses Werkzeug wird es uns erlauben, die Veränderungen des Hintergrund-Zustandes in Folge der veränderten planetaren Wellen zu diagnostizieren. Unsere Analyse wird sowohl auf Reanalysedaten basieren, als auch auf speziell erstellten Ensemble-Simulationen mit einem aktuellen Wettervorhersagemodell.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Hella Garny; Privatdozent Dr. Michael Riemer