@phdthesis{Tegtmeier2006,
  author    = {Tegtmeier, Susann},
  title     = {Variationen der stratosph{\"a}rischen Residualzirkulation und ihr Einfluss auf die Ozonverteilung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-12118},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Residualzirkulation entspricht der mittleren Massenzirkulation und beschreibt die im zonalen Mittel stattfindenden meridionalen Transportprozesse. Die Variationen der Residualzirkulation bestimmen gemeinsam mit dem anthropogen verursachten Ozonabbau die j{\"a}hrlichen Schwankungen der Ozongesamts{\"a}ule im arktischen Fr{\"u}hling. In der vorliegenden Arbeit wird die Geschwindigkeit des arktischen Astes der Residualzirkulation aus atmosph{\"a}rischen Daten gewonnen. Zu diesem Zweck wird das diabatische Absinken im Polarwirbel mit Hilfe von Trajektorienrechnungen bestimmt. Die vertikalen Bewegungen der Luftpakete k{\"o}nnen mit vertikalen Windfeldern oder entsprechend einem neuen Ansatz mit diabatischen Heizraten angetrieben werden. Die Eingabedaten stammen aus dem 45 Jahre langen Reanalyse-Datensatz des "European Centre for Medium Range Weather Forecast" (ECMWF). Außerdem kann f{\"u}r die Jahre ab 1984 die operationelle ECMWF-Analyse verwendet werden. Die Qualit{\"a}t und Robustheit der Heizraten- und Trajektorienrechnungen werden durch Sensitivit{\"a}tsstudien und Vergleiche mit anderen Modellen untermauert. Anschließend werden umfangreiche Trajektorienensemble statistisch ausgewertet, um ein detailliertes, zeit- und h{\"o}henaufgel{\"o}stes Bild des diabatischen Absinkens zu ermitteln. In diesem Zusammenhang werden zwei Methoden entwickelt, um das Absinken gemittelt im Polarwirbel oder als Funktion der {\"a}quivalenten Breite zu bestimmen. Es wird gezeigt, dass es notwendig ist den Lagrangeschen auf Trajektorienrechnungen basierenden Ansatz zu verfolgen, da die einfachen Eulerschen Mittel Abweichungen zu den Lagrangeschen Vertikalgeschwindigkeiten aufweisen. Das wirbelgemittelte Absinken wird f{\"u}r einzelne Winter mit dem beobachteten Absinken langlebiger Spurengase und anderen Modellstudien verglichen. Der Vergleich zeigt, dass das Absinken basierend auf den vertikalen Windfeldern der ECMWF-Datens{\"a}tze den Nettoluftmassentransport durch die Residualzirkulation sehr stark {\"u}bersch{\"a}tzt. Der neue Ansatz basierend auf den Heizraten ergibt hingegen realistische Ergebnisse und wird aus diesem Grund f{\"u}r alle Rechnungen verwendet. Es wird erstmalig eine Klimatologie des diabatischen Absinkens {\"u}ber einen fast f{\"u}nf Jahrzehnte umfassenden Zeitraum erstellt. Die Klimatologie beinhaltet das vertikal und zeitlich aufgel{\"o}ste diabatische Absinken gemittelt {\"u}ber den gesamten Polarwirbel und Informationen {\"u}ber die r{\"a}umliche Struktur des vertikalen Absinkens. Die nat{\"u}rliche Jahr-zu-Jahr Variabilit{\"a}t des diabatischen Absinkens ist sehr stark ausgepr{\"a}gt. Es wird gezeigt, dass zwischen der ECMWF-Zeitreihe des diabatischen Absinkens und der Zeitreihe aus einem unabh{\"a}ngig analysierten Temperaturdatensatz hohe Korrelationen bestehen. Erstmals wird der Einfluss von Transportprozessen auf die Ozongesamts{\"a}ule im arktischen Fr{\"u}hling direkt quantifiziert. Es wird gezeigt, dass die Jahr-zu-Jahr Variabilit{\"a}t der Ozongesamts{\"a}ule im arktischen Fr{\"u}hling zu gleichen Anteilen durch die Variabilit{\"a}t der dynamischen Komponente und durch die Variabilit{\"a}t der chemischen Komponente beeinflusst wird. Die gefundenen Variabilit{\"a}ten von diabatischem Absinken und Ozoneintrag in hohen Breiten werden mit der vertikalen Ausbreitung planetarer Wellen aus der Troposph{\"a}re in die Stratosph{\"a}re in Beziehung gesetzt.},
  language  = {de}
}