El Niño Dynamik und Auswirkungen mittels Radiookkultation

El Niño Southern Oscillation (ENSO) ist ein Ozean-Atmosphären-Phänomen, welches Meeresoberflächentemperaturen und den Wärmehaushalt der Ozeane mit der Dynamik der Atmosphäre koppelt. ENSO ist der wichtigste Modus der mehrjährigen Klimavariabilität in der tropischen Troposphäre. Veränderungen von Konvektion, Atmosphärentemperatur und Windsystemen sind in den troposphärischen niederen Breiten am stärksten ausgeprägt. Hinweise auf ENSO wurden jedoch auch in hohen Breiten sowie in stratosphärischen Höhen gefunden. Zahlreiche Studien haben den Einfluss von ENSO auf die Atmosphärentemperatur belegt. Dabei wurden Daten von Radiosonden, Satelliten, Reanalysen und Modellen verwendet. Da traditionelle Beobachtungen räumlich begrenzt vorliegen und die meisten Satellitendaten eine schlechte vertikale Auflösung in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (engl. UTLS) haben, gibt es noch große Unsicherheiten hinsichtlich der Atmosphärendynamik der UTLS während El Niño und La Niña Ereignissen. In diesem Zusammenhang eröffnet die Radiookkultation (RO), mit hoch qualitativen Beobachtungen der UTLS sowie globaler Datenbedeckung, neue Möglichkeiten. Atmosphärenparameter wie Temperatur, Druck, und geopotentielle Höhe werden mit hoher vertikaler Auflösung und großer Genauigkeit gewonnen. Einen kontinuierlichen Datensatz gibt es seit 2001, doch die Anzahl an RO Messungen hat mit dem Start der Satellitenkonstellation Formosat-3/COSMIC (F3C) im Jahre 2006 beträchtlich zugenommen. Diese Konstellation lieferte mehr als 2000 Profile pro Tag, welche für die Berechnung von feinaufgelösten atmosphärischen Feldern verwendet werden können. Das Hauptziel von DYNOCC ist die Analyse der durch ENSO induzierten Atmosphärendynamik sowie ihrer Auswirkungen in der UTLS. Sorgfältige Untersuchungen des UTLS ENSO Signals in Temperatur, Druck, geopotentieller Höhe und Wasserdampf ermöglichen die detaillierte Analyse der vertikalen und horizontalen Struktur von ENSO. Die Konsistenz dieser mit RO gewonnenen Ergebnisse wird durch andere Beobachtungsdaten sowie Reanalysedaten überprüft. Auch ein Klimamodell wird hinsichtlich seiner vertikalen UTLS ENSO Struktur untersucht. In einer weiteren Studie werden die RO Daten mit ihrer feinen Auflösung verwendet um durch El Niño induzierte, atmosphärische Wellen zu untersuchen und dadurch ein besseres Verständnis der natürlichen Klimavariabilität im Übergangsbereich von der Troposphäre zur Stratosphäre zu erlangen. Dieser Bereich der Atmosphäre ist besonders wichtig für Kopplungsprozesse und Gegenstand aktueller Forschung. Schlussendlich werden die hochqualitativen RO Daten der geopotentiellen Höhe auf konstanten Druckflächen verwendet, um die vertikalen und horizontalen Veränderungen des geostrophischen zonalen Windes während El Niño und La Niña zu untersuchen. Durch diese Studien wird DYNOCC neue Einsichten in die mit der natürlichen Klimavariabilität in Verbindung stehende Atmosphärendynamik der UTLS geben. Die Verwendung von RO wird dabei den Wert dieser Daten auch außerhalb der RO ForscherInnengemeinschaft stärken.

El NiñoSouthern Oscillation (ENSO) ist ein Ozean-Atmosphären-Phänomen, welches Meeresoberflächentemperaturen und den Wärmehaushalt der Ozeane mit der Dynamik der Atmosphäre koppelt. ENSO ist der wichtigste Prozess der natürlichen mehrjährigen Klimavariabilität in der tropischen Troposphäre, der untersten Schicht der Atmosphäre. Zahlreiche Studien haben den Einfluss von ENSO auf die Atmosphärentemperatur belegt. Dabei wurden Daten von Radiosonden, Satelliten, Reanalysen und Modellen verwendet. Da traditionelle Beobachtungen räumlich begrenzt vorliegen und die meisten Satellitendaten nur eine grobe vertikale Auflösung in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (eng. UTLS) haben, gibt es noch große Unsicherheiten hinsichtlich der Atmosphärendynamik der UTLS während warmen und kalten ENSO Phasen (El Niño/La Niña).In diesem Zusammenhang eröffnet die Radiookkultation (RO) mit hoch qualitativen Beobachtungen der UTLS sowie globaler Datenbedeckung neue Möglichkeiten. Atmosphärenparameter wie Temperatur, Druck und geopotentielle Höhe werden mit hoher vertikaler Auflösung und großer Genauigkeit gewonnen. Das Hauptziel des Projekts DYNOCC war die Analyse der durch ENSO induzierten Atmosphärendynamik sowie deren Auswirkungen in der UTLS. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Temperatur während El Niño Ereignissen nicht nur großräumig ändert (global nimmt die Temperatur der Troposphäre zu), sondern es auch lokal zu sehr unterschiedlichen Auswirkungen kommen kann. So wurde beispielsweise über dem tropischen Pazifik während El Niño eine Abnahme der Temperatur in der oberen Troposphäre beobachtet.Der Einfluss von ENSO auf die Atmosphäre wurde auch im dreidimensionalen Druck und Windfeld untersucht. Dafür konnten erstmals durch RO-Messdaten berechnete Winde herangezogen werden. Es wurde gezeigt, dass sich die Zirkulationsströme der Erde durch ENSO stark verändern, was Auswirkungen auf die globale Niederschlagsverteilung hat.Bei der Untersuchung hochfrequenter tropischer Wellen (sog. Kelvinwellen) zwischen 15km und 30km konnte kein direkter Zusammenhang zwischen ENSO und der Stärke dieser Wellen gefunden werden. Stattdessen hängt die Existenz dieser Wellen oberhalb von 20km stark von den dort vorherrschenden Winden ab. Zwischen 17km und 20km variiert die Stärke der Wellen ohne eindeutige Periode. Als Ursachen dafür werden kurzzeitige Veränderungen der Konvektion sowie lokal in der Troposphäre vorherrschende Winde vermutet. Dies ist noch Gegenstand aktueller Forschung.Die Ergebnisse von DYNOCC haben substantiell zur Erforschung der natürlichen Klimavariabilität der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre beigetragen.