Kopplung der mittleren und oberen Atmosphäre durch Wellen: Änderungen von Jahr zu Jahr und Langzeittrends

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Jacobi; Dr. Toralf Renkwitz, seit 1/2020
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416603629

Die langfristigen Änderungen in der Hochatmosphäre werden durch dynamische Prozesse der darunterliegenden Schichten beeinflusst. Diese meteorologischen Einflüsse werden vor allem durch Wellen hervorgerufen, die sich von der unteren Atmosphäre in die Thermosphäre ausbreiten. Indem sie Energie und Impuls transportieren, modifizieren sie thermosphärische und ionosphärische Parameter. Wellen in der Atmosphäre werden nicht nur vom Zustand der unteren und mittleren Atmosphäre beeinflusst, sondern weisen auch Langzeittrends auf. Daher trägt nicht nur die bekannte Abkühlung durch die Zunahme von Treibhausgasen zu langfristigen Änderungen in der Thermosphäre bei, sondern auch Trends der Wellenaktivität, so dass eine umfassende Beschreibung hochatmosphärischer Variabilität auch Trends der Wellen beinhalten muss.Um die Auswirkung von Wellen auf die Kopplung von mittlerer und oberer Atmosphäre zu quantifizieren, zielt das Projekt VACILT auf die Beobachtung und Simulation von Wellen, sowie die Quantifizierung ihrer Variabilität und die Analyse ihrer Auswirkungen auf die Thermosphäre. Dazu werden langfristige (> 30 Jahre) Radarbeobachtungen herangezogen und Ergebnissen einer Langzeitsimulation mit dem GAIA-Erdsystemmodell gegenübergestellt, welche wiederum durch Beobachtungen thermosphärischer Parameter gestützt werden.Die GAIA-Analysen erlauben es, die Auswirkungen atmosphärischer Wellen in der Thermosphäre zu quantifizieren und mit der Variabilität der atmosphärischen Zirkulation in Verbindung zu bringen. Die Ergebnisse werden mit Hilfe von Sensitivitätsstudien unter Verwendung eines mechanistischen Zirkulationsmodell gestützt.Die Ziele von VACILT sind demnach die folgenden: (1) Quantifizierung der Variabilität der Wellen in der mittleren Atmosphäre auf der Basis von Radarbeobachtungen und GAIA-Analysen (2) quantitative Bestimmung der Auswirkung von Wellenkopplung auf die Hochatmosphäre und (3) die umfassende Analyse des Beitrags von Wellen auf Trends in der Thermosphäre/Ionosphäre, gegenüber dem Beitrag von Treibhausgasen und deren Änderung. Das Erreichen dieser Ziele wird die Rolle von Wellen auf die Thermosphäre/Ionosphäre klären, und hat damit direkte Anwendung z.B. in der Vorhersage der Genauigkeit von Kommunikations-/Navigationssignalen.VACILT ist ein gemeinsames Projekt der Universität Leipzig, dem Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik, Kühlungsborn und dem Department of Earth and Planetary Sciences, Universität Kyushu, Japan. Damit können die Ressourcen der jeweiligen Partner, nämlich Radarbeobachtungen und mechanistische Modelle auf deutscher, Erdsystemmodellierung und thermosphärischer Satellitenanalysen auf japanischer Seite, optimal kombiniert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Partnerorganisation: Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Huixin Liu
• Ehemaliger Antragsteller: Dimitry Pokhotelov, Ph.D., bis 1/2020