Published September 3, 2020 | Version v1
Publication Open

Lidar observations of large-amplitude mountain waves in the stratosphere above Tierra del Fuego, Argentina

Creators

  • 1. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
  • 2. Universidad Nacional de La Plata
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 4. Austral University

Description

Abstract Large-amplitude internal gravity waves were observed using Rayleigh lidar temperature soundings above Rio Grande, Argentina ( $$54^\circ \; \hbox {S}$$ 54 ∘ S , $$68^\circ \; \hbox {W}$$ 68 ∘ W ), in the period 16–23 June 2018. Temperature perturbations in the upper stratosphere amounted to 80 K peak-to-peak and potential energy densities exceeded 400 J/kg. The measured amplitudes and phase alignments agree well with operational analyses and short-term forecasts of the Integrated Forecasting System (IFS) of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), implying that these quasi-steady gravity waves resulted from the airflow across the Andes. We estimate gravity wave momentum fluxes larger than 100 mPa applying independent methods to both lidar data and IFS model data. These mountain waves deposited momentum at the inner edge of the polar night jet and led to a long-lasting deceleration of the stratospheric flow. The accumulated mountain wave drag affected the stratospheric circulation several thousand kilometers downstream. In the 2018 austral winter, mountain wave events of this magnitude contributed more than 30% of the total potential energy density, signifying their importance by perturbing the stratospheric polar vortex.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ملخص لوحظت موجات الجاذبية الداخلية ذات السعة الكبيرة باستخدام سبر درجة حرارة رايلي ليدار فوق ريو غراندي، الأرجنتين ($ 54 ^\ circ\;\ hbox {S }$ 54 ^ S , $ 68^\ circ \;\ hbox {W }$ 68 > W )، في الفترة من 16 إلى 23 يونيو 2018. بلغت اضطرابات درجة الحرارة في طبقة الستراتوسفير العليا 80 كلفن من الذروة إلى الذروة وتجاوزت كثافة الطاقة المحتملة 400 جول/كجم. تتوافق السعات المقاسة ومحاذاة الطور بشكل جيد مع التحليلات التشغيلية والتنبؤات قصيرة الأجل لنظام التنبؤ المتكامل (IFS) التابع للمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF)، مما يعني أن موجات الجاذبية شبه الثابتة هذه ناتجة عن تدفق الهواء عبر جبال الأنديز. نحن نقدر تدفقات زخم موجة الجاذبية أكبر من 100 ميجا باسكال باستخدام طرق مستقلة لكل من بيانات ليدار وبيانات نموذج IFS. أدت هذه الموجات الجبلية إلى ترسيب الزخم عند الحافة الداخلية للطائرة الليلية القطبية وأدت إلى تباطؤ طويل الأمد في تدفق الستراتوسفير. أثر السحب المتراكم للموجة الجبلية على دوران الستراتوسفير عدة آلاف من الكيلومترات في اتجاه مجرى النهر. في فصل الشتاء الجنوبي لعام 2018، ساهمت أحداث الموجات الجبلية بهذا الحجم بأكثر من 30 ٪ من إجمالي كثافة الطاقة المحتملة، مما يدل على أهميتها من خلال إزعاج دوامة قطبية الستراتوسفير.

Translated Description (French)

Résumé Des ondes de gravité internes de grande amplitude ont été observées à l'aide de sondages de température lidar de Rayleigh au-dessus du Rio Grande, en Argentine ( $ $ 54^\circ\ ; \hbox { S}$ $ 54 ∘ S , $ $ 68^\circ\ ; \hbox {W}$$ 68 ∘ W ), entre le 16 et le 23 juin 2018. Les perturbations de température dans la haute stratosphère s'élevaient à 80 K crête à crête et les densités d'énergie potentielles dépassaient 400 J/kg. Les amplitudes mesurées et les alignements de phase correspondent bien aux analyses opérationnelles et aux prévisions à court terme du Système intégré de prévision (IFS) du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF), ce qui implique que ces ondes de gravité quasi stationnaires résultent du flux d'air à travers les Andes. Nous estimons les flux de moment des ondes de gravité supérieurs à 100 mPa en appliquant des méthodes indépendantes aux données lidar et aux données du modèle IFS. Ces vagues de montagne ont déposé de l'élan au bord intérieur du jet de nuit polaire et ont entraîné une décélération durable du flux stratosphérique. La traînée des vagues de montagne accumulée a affecté la circulation stratosphérique plusieurs milliers de kilomètres en aval. Au cours de l'hiver austral 2018, les vagues de montagne de cette ampleur ont contribué à plus de 30 % de la densité totale d'énergie potentielle, ce qui signifie leur importance en perturbant le vortex polaire stratosphérique.

Translated Description (Spanish)

Resumen Se observaron ondas de gravedad internas de gran amplitud utilizando sondeos de temperatura lidar de Rayleigh sobre Río Grande, Argentina ( $$ 54^\circ \; \hbox {S}$$ 54 o S , $$ 68^\circ\; \hbox {W}$$ 68 o W ), en el período del 16 al 23 de junio de 2018. Las perturbaciones de temperatura en la estratosfera superior ascendieron a 80 K pico a pico y las densidades de energía potencial superaron los 400 J/kg. Las amplitudes medidas y las alineaciones de fase concuerdan bien con los análisis operativos y los pronósticos a corto plazo del Sistema Integrado de Pronósticos (IFS) del Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo (ECMWF), lo que implica que estas ondas de gravedad cuasi estacionarias fueron el resultado del flujo de aire a través de los Andes. Estimamos flujos de momento de onda de gravedad mayores de 100 mPa aplicando métodos independientes tanto a los datos lidar como a los datos del modelo IFS. Estas ondas de montaña depositaron impulso en el borde interior del chorro nocturno polar y condujeron a una desaceleración duradera del flujo estratosférico. La resistencia acumulada de las olas de montaña afectó a la circulación estratosférica varios miles de kilómetros aguas abajo. En el invierno austral de 2018, los eventos de ondas de montaña de esta magnitud contribuyeron con más del 30% de la densidad de energía potencial total, lo que significa su importancia al perturbar el vórtice polar estratosférico.

Files

s41598-020-71443-7.pdf.pdf

Files (2.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8284500881c37ed7faff42f0c0cff2cd
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ملاحظات ليدار لموجات الجبال ذات السعة الكبيرة في طبقة الستراتوسفير فوق تييرا ديل فويغو، الأرجنتين
Translated title (French)
Observations lidar de vagues de montagne de grande amplitude dans la stratosphère au-dessus de la Terre de Feu, Argentine
Translated title (Spanish)
Observaciones lidar de olas de montaña de gran amplitud en la estratosfera sobre Tierra del Fuego, Argentina

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3082152899
DOI
10.1038/s41598-020-71443-7

Is supplement to
https://openalex.org/W4319837668 (Other)
https://openalex.org/W4319317934 (Other)
https://openalex.org/W4308071650 (Other)
https://openalex.org/W4221065211 (Other)
https://openalex.org/W4210818033 (Other)
https://openalex.org/W3188333020 (Other)
https://openalex.org/W2956374172 (Other)
https://openalex.org/W2901265155 (Other)
https://openalex.org/W2748952813 (Other)
https://openalex.org/W1964041166 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1516305105
  • https://openalex.org/W1929126344
  • https://openalex.org/W1969072534
  • https://openalex.org/W1980227062
  • https://openalex.org/W1982444067
  • https://openalex.org/W1983719163
  • https://openalex.org/W1990032256
  • https://openalex.org/W1992914845
  • https://openalex.org/W1994396914
  • https://openalex.org/W2000846541
  • https://openalex.org/W2001592297
  • https://openalex.org/W2015024096
  • https://openalex.org/W2033602375
  • https://openalex.org/W2050138693
  • https://openalex.org/W2050640567
  • https://openalex.org/W2069698589
  • https://openalex.org/W2074288291
  • https://openalex.org/W2079601968
  • https://openalex.org/W2087955451
  • https://openalex.org/W2088902755
  • https://openalex.org/W2116834022
  • https://openalex.org/W2122946137
  • https://openalex.org/W2139011662
  • https://openalex.org/W2146139954
  • https://openalex.org/W2156762931
  • https://openalex.org/W2158993832
  • https://openalex.org/W2160884256
  • https://openalex.org/W2171690040
  • https://openalex.org/W2192962990
  • https://openalex.org/W2345429664
  • https://openalex.org/W2592919138
  • https://openalex.org/W2593540587
  • https://openalex.org/W2625056882
  • https://openalex.org/W2736117685
  • https://openalex.org/W2744007467
  • https://openalex.org/W2781963114
  • https://openalex.org/W2803138781
  • https://openalex.org/W2804454471
  • https://openalex.org/W2883014462
  • https://openalex.org/W2885973303
  • https://openalex.org/W2890187680
  • https://openalex.org/W2893169370
  • https://openalex.org/W2904220582
  • https://openalex.org/W2904632102
  • https://openalex.org/W2913990753
  • https://openalex.org/W2944275144
  • https://openalex.org/W2946646234
  • https://openalex.org/W2947303280
  • https://openalex.org/W2970420725
  • https://openalex.org/W2971500309