Diagnose der Residuumszirkulation und ihre Bedeutung für die Klimavariabilität der Stratosphäre

Mit einem in dieser Arbeit entwickelten Diagnose-Werkzeug wird im Rahmenrneines einfachen mechanistischenModells die Residuumszirkulation in der Stratosphärernermittelt. Die Residuumszirkulation wird als eine Schlüsselgröße für diernKlimavariabilität der Stratosphäre angesehen. Für die Diagnose wird mit einemrnmechanistischem Modell die Ausbreitung und das Brechen planetarer Wellenrnbeschrieben und der daraus resultierende Wellenantrieb bestimmt. Dieser Wellenantriebrnwird verwendet, um mit der numerischen Lösung einer elliptischenrnDifferentialgleichung die Residuumszirkulation zu berechnen.rnDieses Diagnose-Werkzeug wird genutzt, um in atmosphärischen Reanalysedatenrnden Zusammenhang der Residuumszirkulation mit verschiedenen Modenrnstratosphärischer Klimavariabilität zu untersuchen. Während für unterschiedlichernPhasen der quasi-zweijährigen Schwingung und der Nordatlantischen Oszillationrndie Residuumszirkulation deutliche Unterschiede aufzeigt, kann ein Einflussrndes 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus auf die Residuumszirkulation nichtrneindeutig nachgewiesen werden. Eine Datenstudie zeigt, dass in den WintermonatenrnDezember und Januar die Stärke der Residuumszirkulation mit derrnTemperatur der unteren polaren Stratosphäre signifikant korreliert ist.

In this thesis a diagnostic toolbox is developed within the framework of a simplifiedrnmechanstical model in order to determine the residual circulation in thernstratosphere. The residual circulation is regarded as a key quantity in the climaternvariability of the stratosphere. For the diagnostics a mechnistical modelrnis used as a tool to describe both the propagation and dissipation of planetaryrnwaves and to calculate the resulting wave drag. This wave drag serves as therninput for the numerical solution of an elliptical differential equation which givesrnthe residual circulation.rnThis diagnostic toolbox is used to analyse in atmospheric reanalyses datarnthe relationship of the residual circulation with different modes of stratosphericrnclimate variability. Different phases of the Quasi-Biennal Oscillation and thernNorth Atlantic Oscillation show a distinct impact on the residual circulation,rnbut a clear evidence of an influence of the 11year solar cycle on the residualrncirculation can not be given. A data study shows a significant correlation in thernwinter month december and january of the strength of the residual circulationrnwith the temperature of the lower polar stratosphere.