Published July 13, 2017 | Version v1
Publication Open

On the influence of zonal gravity wave distributions on the Southern Hemisphere winter circulation

Creators

  • 1. Leipzig University
  • 2. Helmholtz Centre Potsdam - GFZ German Research Centre for Geosciences
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 4. Austral University

Description

Abstract. A mechanistic global circulation model is used to simulate the Southern Hemisphere stratospheric, mesospheric, and lower thermospheric circulation during austral winter. The model includes a gravity wave (GW) parameterization that is initiated by prescribed 2-D fields of GW parameters in the troposphere. These are based on observations of GW potential energy calculated using GPS radio occultations and show enhanced GW activity east of the Andes and around the Antarctic. In order to detect the influence of an observation-based and thus realistic 2-D GW distribution on the middle atmosphere circulation, we perform model experiments with zonal mean and 2-D GW initialization, and additionally with and without forcing of stationary planetary waves (SPWs) at the lower boundary of the model. As a result, we find additional forcing of SPWs in the stratosphere, a weaker zonal wind jet in the mesosphere, cooling of the mesosphere and warming near the mesopause above the jet. SPW wavenumber 1 (SPW1) amplitudes are generally increased by about 10 % when GWs are introduced being longitudinally dependent. However, at the upper part of the zonal wind jet, SPW1 in zonal wind and GW acceleration are out of phase, which reduces the amplitudes there.

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

Translated Description (Arabic)

الملخص. يتم استخدام نموذج دوران عالمي ميكانيكي لمحاكاة دوران الستراتوسفير في نصف الكرة الجنوبي، والميزوسفير، وانخفاض درجة الحرارة خلال فصل الشتاء الأسترالي. يتضمن النموذج تحديد معلمات موجة الجاذبية (GW) التي تبدأ بمجالات ثنائية الأبعاد محددة لمعلمات GW في التروبوسفير. وتستند هذه إلى ملاحظات الطاقة الكامنة GW المحسوبة باستخدام حجب الراديو GPS وتظهر نشاط GW المحسن شرق جبال الأنديز وحول القارة القطبية الجنوبية. من أجل الكشف عن تأثير التوزيع القائم على الملاحظة وبالتالي الواقعي 2 - D GW على دوران الغلاف الجوي الأوسط، نقوم بإجراء تجارب نموذجية مع المتوسط النطاقي وتهيئة 2 - D GW، بالإضافة إلى وبدون فرض موجات كوكبية ثابتة (SPWs) عند الحد الأدنى للنموذج. ونتيجة لذلك، نجد تأثيرًا إضافيًا لـ SPWs في طبقة الستراتوسفير، ونفاثة رياح نطاقية أضعف في طبقة الميزوسفير، وتبريد طبقة الميزوسفير والاحترار بالقرب من الإيقاف المتوسط فوق النفاثة. تزداد سعة SPW wavenumber 1 (SPW1) بشكل عام بحوالي 10 ٪ عند إدخال GWs التي تعتمد طوليًا. ومع ذلك، في الجزء العلوي من نفاثة الرياح النطاقية، يكون SPW1 في الرياح النطاقية وتسارع GW خارج الطور، مما يقلل من السعات هناك.

Translated Description (French)

Résumé. Un modèle mécaniste de circulation globale est utilisé pour simuler la circulation stratosphérique, mésosphérique et thermosphérique inférieure de l'hémisphère Sud pendant l'hiver austral. Le modèle comprend un paramétrage des ondes de gravité (GW) qui est initié par des champs bidimensionnels prescrits de paramètres GW dans la troposphère. Ceux-ci sont basés sur des observations de l'énergie potentielle GW calculée à l'aide d'occultations radio GPS et montrent une activité GW accrue à l'est des Andes et autour de l'Antarctique. Afin de détecter l'influence d'une distribution 2-D GW basée sur l'observation et donc réaliste sur la circulation de l'atmosphère moyenne, nous effectuons des expériences de modèle avec une moyenne zonale et une initialisation 2-D GW, et en plus avec et sans forçage d'ondes planétaires stationnaires (SPW) à la limite inférieure du modèle. En conséquence, nous trouvons un forçage supplémentaire des SPW dans la stratosphère, un jet de vent zonal plus faible dans la mésosphère, un refroidissement de la mésosphère et un réchauffement près de la mésopause au-dessus du jet. Les amplitudes des ondes SPW numéro 1 (SPW1) sont généralement augmentées d'environ 10 % lorsque les ondes GW sont introduites en étant longitudinalement dépendantes. Cependant, à la partie supérieure du jet de vent zonal, SPW1 dans le vent zonal et l'accélération GW sont déphasés, ce qui y réduit les amplitudes.

Translated Description (Spanish)

Resumen. Se utiliza un modelo de circulación global mecanicista para simular la circulación estratosférica, mesosférica y termosférica inferior del hemisferio sur durante el invierno austral. El modelo incluye una parametrización de ondas de gravedad (GW) que se inicia mediante campos 2D prescritos de parámetros GW en la troposfera. Estos se basan en observaciones de la energía potencial de GW calculada utilizando ocultaciones de radio GPS y muestran una mayor actividad de GW al este de los Andes y alrededor de la Antártida. Con el fin de detectar la influencia de una distribución de GW 2-D basada en la observación y, por lo tanto, realista en la circulación de la atmósfera media, realizamos experimentos modelo con media zonal e inicialización de GW 2-D, y adicionalmente con y sin forzamiento de ondas planetarias estacionarias (SPW) en el límite inferior del modelo. Como resultado, encontramos un forzamiento adicional de SPW en la estratosfera, un chorro de viento zonal más débil en la mesosfera, enfriamiento de la mesosfera y calentamiento cerca de la mesopausa por encima del chorro. Las amplitudes del número de onda SPW 1 (SPW1) generalmente aumentan en aproximadamente un 10 % cuando se introducen GW que dependen longitudinalmente. Sin embargo, en la parte superior del chorro de viento zonal, SPW1 en el viento zonal y la aceleración GW están fuera de fase, lo que reduce las amplitudes allí.

Files

angeo-35-785-2017.pdf.pdf

Files (10.8 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:f49bb43e00863bcfb40323b821b7fb85
10.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
حول تأثير توزيعات موجات الجاذبية النطاقية على الدورة الدموية الشتوية في نصف الكرة الجنوبي
Translated title (French)
Sur l'influence des distributions des ondes gravitationnelles zonales sur la circulation hivernale de l'hémisphère sud
Translated title (Spanish)
Sobre la influencia de las distribuciones de ondas de gravedad zonales en la circulación invernal del hemisferio sur

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2734328926
DOI
10.5194/angeo-35-785-2017

Is supplement to
https://openalex.org/W4251477830 (Other)
https://openalex.org/W3115465458 (Other)
https://openalex.org/W2997304070 (Other)
https://openalex.org/W2488225511 (Other)
https://openalex.org/W22746263 (Other)
https://openalex.org/W2058938738 (Other)
https://openalex.org/W2057483460 (Other)
https://openalex.org/W1999490075 (Other)
https://openalex.org/W1997586205 (Other)
https://openalex.org/W125746646 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1906974788
  • https://openalex.org/W1967233376
  • https://openalex.org/W1976913624
  • https://openalex.org/W1980227062
  • https://openalex.org/W1990032256
  • https://openalex.org/W1992914845
  • https://openalex.org/W2011192188
  • https://openalex.org/W2014885181
  • https://openalex.org/W2015024096
  • https://openalex.org/W2017779329
  • https://openalex.org/W2021389809
  • https://openalex.org/W2028892603
  • https://openalex.org/W2050138693
  • https://openalex.org/W2061357745
  • https://openalex.org/W2069698589
  • https://openalex.org/W2070696989
  • https://openalex.org/W2075128846
  • https://openalex.org/W2079142191
  • https://openalex.org/W2081030445
  • https://openalex.org/W2081315161
  • https://openalex.org/W2088902755
  • https://openalex.org/W2090706999
  • https://openalex.org/W2101309113
  • https://openalex.org/W2120653142
  • https://openalex.org/W2121320463
  • https://openalex.org/W2121745948
  • https://openalex.org/W2138572931
  • https://openalex.org/W2139011662
  • https://openalex.org/W2140414759
  • https://openalex.org/W2151782724
  • https://openalex.org/W2171690040
  • https://openalex.org/W2277881627
  • https://openalex.org/W2292084995
  • https://openalex.org/W2560881822
  • https://openalex.org/W2574308588
  • https://openalex.org/W2593296364