Published September 11, 2023
| Version v1
Publication
Open
Stratospheric gravity wave potential energy and tropospheric parameters relationships over South America: a study using COSMIC-2 and METOP radio occultation measurements
Creators
- 1. National Institute for Space Research
- 2. University of Cape Coast
Description
Abstract Using COSMIC-2 and METOP radio occultation measurements during the years 2020 and 2021, the study presents the first direct and independent relationship between the potential energy (E p ) in the stratosphere, precipitable water vapour (PWV), tropopause heights (TPH), and cold-point heights (CPH) over South America. The South American continent comprises the tropical region, the Andes Mountain range, and mid-latitude climates. The seasonal mean of the potential energy (E p ), the PWV, and the tropopause parameters height (TPH and CPH) were obtained to investigate the relationship between the stratospheric gravity wave (SGW) E p and the tropospheric parameters (PWV, TPH, and CPH). Around the Andes Mountains to the east, there is significantly less water vapour (PWV < 10 mm) and a relatively high gravity wave E p (E p > 8 kJ kg − 1 ). A good correlation of variability was found between the PWV and the lower SGW E p in summer over the tropical region (± 20 ◦ ). Generally, good and strong correlations were observed in the summer and spring, with negative/no correlations in the winter in 2020 and 2021. Also, good and strong correlations between SGW, PWV, and TPH were observed in the summer at $${20}^{o}N - {10}^{o}N$$ 20oN-10oN in 2020 and 2021. Our result demonstrated the possibility that convective activity was a major driver of the tropical gravity waves over South America. In the subtropical (30 $$^\circ$$ ∘ –40 $$^\circ$$ ∘ ) region, especially in the winter, the tropospheric parameters make little or no contribution to gravity wave activity in the region. The CPH generally showed a no/negative with SGW over the South American tropics. The SGW activities in the tropical region showed an impact on the structure of the tropopause parameters, which could be a result of the convective activity in this region. Graphical Abstract
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
باستخدام قياسات احتجاب الراديو COSMIC -2 و METOP خلال عامي 2020 و 2021، تقدم الدراسة أول علاقة مباشرة ومستقلة بين الطاقة الكامنة (Ep) في الستراتوسفير، وبخار الماء المترسب (PWV)، ومرتفعات التروبوبوز (TPH)، ومرتفعات النقطة الباردة (CPH) فوق أمريكا الجنوبية. تتألف قارة أمريكا الجنوبية من المنطقة الاستوائية، وسلسلة جبال الأنديز، ومناخ خطوط العرض الوسطى. تم الحصول على المتوسط الموسمي للطاقة الكامنة (Ep)، و PWV، وارتفاع معلمات tropopause (TPH و CPH) للتحقيق في العلاقة بين موجة الجاذبية الستراتوسفيرية (SGW) Ep والمعلمات التروبوسفيرية (PWV و TPH و CPH). حول جبال الأنديز إلى الشرق، هناك بخار ماء أقل بكثير (PWV < 10 مم) وموجة جاذبية عالية نسبيًا E p (E p > 8 kJ kg − 1 ). تم العثور على علاقة جيدة من التباين بين PWV وانخفاض SGW Ep في الصيف على المنطقة الاستوائية (± 20◦). بشكل عام، لوحظت ارتباطات جيدة وقوية في الصيف والربيع، مع وجود ارتباطات سلبية/لا توجد ارتباطات في فصل الشتاء في عامي 2020 و 2021. كما لوحظت ارتباطات جيدة وقوية بين SGW و PWV و TPH في الصيف عند ${20}^{ o}N - {10 }^{ o}N$ 20 o N - 10oN في عامي 2020 و 2021. أظهرت نتيجتنا احتمال أن يكون النشاط الحراري محركًا رئيسيًا لموجات الجاذبية الاستوائية فوق أمريكا الجنوبية. في المنطقة شبه الاستوائية (30 $$^\ circ $-40 $$^\ circ $$)، خاصة في فصل الشتاء، تقدم معلمات التروبوسفير مساهمة ضئيلة أو معدومة في نشاط موجة الجاذبية في المنطقة. أظهر CPH بشكل عام لا/سلبي مع SGW على المناطق الاستوائية في أمريكا الجنوبية. أظهرت أنشطة SGW في المنطقة الاستوائية تأثيرًا على بنية معلمات tropopause، والتي يمكن أن تكون نتيجة للنشاط الحراري في هذه المنطقة. الملخص الرسوميTranslated Description (French)
Résumé En utilisant les mesures de radio occultation COSMIC-2 et METOP au cours des années 2020 et 2021, l'étude présente la première relation directe et indépendante entre l'énergie potentielle (E p ) dans la stratosphère, la vapeur d'eau précipitable (PWV), les hauteurs de tropopause (TPH) et les hauteurs de point froid (CPH) sur l'Amérique du Sud. Le continent sud-américain comprend la région tropicale, la cordillère des Andes et les climats de moyenne latitude. La moyenne saisonnière de l'énergie potentielle (E p ), du PWV et de la hauteur des paramètres de la tropopause (TPH et CPH) a été obtenue pour étudier la relation entre l'onde de gravité stratosphérique (SGW) E p et les paramètres troposphériques (PWV, TPH et CPH). Autour des Andes à l'est, il y a beaucoup moins de vapeur d'eau (PWV < 10 mm) et une onde de gravité relativement élevée E p (E p > 8 kJ kg − 1 ). Une bonne corrélation de variabilité a été trouvée entre le PWV et le SGW E p inférieur en été sur la région tropicale (± 20◦). En général, de bonnes et fortes corrélations ont été observées en été et au printemps, avec des corrélations négatives/pas de corrélations en hiver en 2020 et 2021. En outre, de bonnes et fortes corrélations entre SGW, PWV et TPH ont été observées en été à $${20}^{o}N - {10}^{o}N$$ $ 20oN-10oN en 2020 et 2021. Notre résultat a démontré la possibilité que l'activité convective soit un facteur majeur des ondes de gravité tropicales sur l'Amérique du Sud. Dans la région subtropicale (30 $$^\circ$$ ∘ –40 $$^\circ$$ ∘), en particulier en hiver, les paramètres troposphériques contribuent peu ou pas à l'activité des ondes de gravité dans la région. Le CPH a généralement montré un non/négatif avec SGW sur les tropiques sud-américains. Les activités SGW dans la région tropicale ont montré un impact sur la structure des paramètres de la tropopause, ce qui pourrait être le résultat de l'activité convective dans cette région. Résumé graphiqueTranslated Description (Spanish)
Resumen Utilizando mediciones de radio ocultación COSMIC-2 y METOP durante los años 2020 y 2021, el estudio presenta la primera relación directa e independiente entre la energía potencial (E p ) en la estratosfera, el vapor de agua precipitable (PWV), las alturas de la tropopausa (TPH) y las alturas del punto frío (CPH) en América del Sur. El continente sudamericano comprende la región tropical, la cordillera de los Andes y los climas de latitudes medias. La media estacional de la energía potencial (E p ), la PWV y los parámetros de tropopausa altura (TPH y CPH) se obtuvieron para investigar la relación entre la onda de gravedad estratosférica (SGW) E p y los parámetros troposféricos (PWV, TPH y CPH). Alrededor de la Cordillera de los Andes al este, hay significativamente menos vapor de agua (PWV < 10 mm) y una onda de gravedad relativamente alta E p (E p > 8 kJ kg − 1 ). Se encontró una buena correlación de variabilidad entre el PWV y el menor SGW E p en verano sobre la región tropical (± 20◦). En general, se observaron correlaciones buenas y fuertes en el verano y la primavera, con correlaciones negativas/sin correlaciones en el invierno en 2020 y 2021. Además, se observaron correlaciones buenas y fuertes entre SGW, PWV y TPH en el verano en $ ${20} ^{o}N - {10}^{o}N$$ 20oN-10oN en 2020 y 2021. Nuestro resultado demostró la posibilidad de que la actividad convectiva fuera un importante impulsor de las ondas de gravedad tropicales sobre América del Sur. En la región subtropical (30 $$^\circ$$ o –40 $$^\circ$$ o), especialmente en el invierno, los parámetros troposféricos hacen poca o ninguna contribución a la actividad de las ondas de gravedad en la región. El CPH generalmente mostró un no/negativo con SGW en los trópicos sudamericanos. Las actividades de SGW en la región tropical mostraron un impacto en la estructura de los parámetros de la tropopausa, lo que podría ser el resultado de la actividad convectiva en esta región.Files
s40623-023-01891-8.pdf
Files
(6.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3a141b3d6536c683c2d7d82beccd36b6
|
6.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- علاقات الطاقة الكامنة لموجات الجاذبية الستراتوسفيرية ومعلمات التروبوسفير فوق أمريكا الجنوبية: دراسة باستخدام قياسات احتجاب الراديو COSMIC -2 و METOP
- Translated title (French)
- Relations entre l'énergie potentielle des ondes de gravité stratosphériques et les paramètres troposphériques en Amérique du Sud : une étude utilisant les mesures d'occultation radio COSMIC-2 et METOP
- Translated title (Spanish)
- Relaciones entre la energía potencial de las ondas de gravedad estratosféricas y los parámetros troposféricos en América del Sur: un estudio utilizando mediciones de radio ocultación COSMIC-2 y METOP
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4386605603
- DOI
- 10.1186/s40623-023-01891-8
References
- https://openalex.org/W1586069791
- https://openalex.org/W1917343587
- https://openalex.org/W1969544388
- https://openalex.org/W1973654430
- https://openalex.org/W1980022331
- https://openalex.org/W1980227062
- https://openalex.org/W1980302516
- https://openalex.org/W1987940052
- https://openalex.org/W1990032256
- https://openalex.org/W1996108479
- https://openalex.org/W2000586626
- https://openalex.org/W2004819268
- https://openalex.org/W2006887376
- https://openalex.org/W2009934154
- https://openalex.org/W2014885181
- https://openalex.org/W2016054539
- https://openalex.org/W2020505699
- https://openalex.org/W2020792536
- https://openalex.org/W2026070276
- https://openalex.org/W2031528180
- https://openalex.org/W2034453676
- https://openalex.org/W2041304512
- https://openalex.org/W2041587384
- https://openalex.org/W2047114993
- https://openalex.org/W2057732290
- https://openalex.org/W2057885614
- https://openalex.org/W2061877440
- https://openalex.org/W2069698589
- https://openalex.org/W2075276264
- https://openalex.org/W2078310276
- https://openalex.org/W2092271892
- https://openalex.org/W2093684690
- https://openalex.org/W2098552207
- https://openalex.org/W2100333251
- https://openalex.org/W2111295846
- https://openalex.org/W2140606867
- https://openalex.org/W2148269512
- https://openalex.org/W2153869589
- https://openalex.org/W2155020290
- https://openalex.org/W2158993832
- https://openalex.org/W2165324065
- https://openalex.org/W2176659765
- https://openalex.org/W2195076575
- https://openalex.org/W2585012156
- https://openalex.org/W2625056882
- https://openalex.org/W2765488792
- https://openalex.org/W2801411485
- https://openalex.org/W2901315257
- https://openalex.org/W2913507094
- https://openalex.org/W3004506590
- https://openalex.org/W3108974739
- https://openalex.org/W3132662905
- https://openalex.org/W3134596396
- https://openalex.org/W4245575850
- https://openalex.org/W4283522357