The Role of Planetary Waves in Gravity Wave Activity in the Middle Atmosphere During Northern Hemisphere Winter - A High-Resolution General Circulation Model Approach

• Main Author: Moen, Kristoffer Sosulski
• Other Authors: Espy, Patrick J., Orsolini, Yvan J.
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: NTNU 2023
• Subjects: Fjell; Nordpolen; Nordpol*
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/3097924

Interaksjonen mellom storskala planetære bølger (PWs) og de langt mindre atmosfæriske tyngebølgene (GWs) i stratosfæren og mesosfæren i nordlige breddegrader, analyseres ved bruk av den høyoppløselige WACCM-X-modellen. Formålet er å bedre forstå de komplekse GWs og hvordan PWs påvirker disse. GWs oppstår typisk når vind blåser over fjell (orografiske GWs) eller fra vindskjær og konveksjon i atmosfæren (ikke-orografiske GWs), og disse propagerer typisk høyt opp i mesosfæren før de bryter. Dette resulterer i en motstandskraft på vindene i mesosfæren, en helt avgjørende prosess for den midt-atmosfæriske sirkulasjonen. Likevel er GWs en vesentlig feilkilde i dynamiske modeller, grunnet deres små skalaer, interaksjoner og variable kilder. Dette påvirker varsling av ekstremvær og klimaprognoser av stor påvirkning på samfunnet. Videre er rollen PWs har i dannelsen og aktiviteten av GWs ennå ikke fullt forstått. Derfor er den høyoppløselige WACCM-X brukt for å undersøke denne interaksjonen, i nærheten av den stratosfæriske polarvirvelen, ved midtre og høye nordlige breddegrader, i en månedslang simulering av temperaturer og vind i jan-feb. Resultatene indikerer en korrelasjon mellom total sonal GW-effekt, som er proporsjonalt med sonal GW potensiell energi, og den sonale effektivverdien av PW-amplituder, i stratosfæren og mesosfæren ved høye breddegrader. I motsetning er de anti-korrelert ved midtre breddegrader. Dessuten er ikke-orografiske bølger dominerende i stratosfæren ved høye breddegrader, særlig når PW-amplituder er store i samme område, forårsaket av en usedvanlig sterk polarvirvel. Studien viser at disse GWs sannsynligvis oppstår grunnet sterke vindskjær forårsaket av sterke PWs i nærheten av polarvirvelen. Ved midtre breddegrader er derimot orografiske GWs mer dominerende. Disse oppstår særlig når polarvirvelen er forskjøvet bort fra Nordpolen, og er noe svekket, med virvelkanten over orografi og med svake PWs i nærheten, noe som er i samsvar med observasjoner. Dessuten oppstår disse bølgene typisk når ...