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  • 1
    Call number: AWI A7-20-93463
    Description / Table of Contents: Die Arktis erwärmt sich schneller als der Rest der Erde. Die Auswirkungen manifestieren sich unter Anderem in einer verstärkten Erwärmung der arktischen Grenzschicht. Diese Arbeit befasst sich mit Wechselwirkungen zwischen synoptischen Zyklonen und der arktischen Atmosphäre auf lokalen bis überregionalen Skalen. Ausgangspunkt dafür sind Messdaten und Modellsimulationen für den Zeitraum der N-ICE2015 Expedition, die von Anfang Januar bis Ende Juni 2015 im arktischen Nordatlantiksektor stattgefunden hat. Anhand von Radiosondenmessungen lassen sich Auswirkungen von synoptischen Zyklonen am deutlichsten im Winter erkennen, da sie durch die Advektion warmer und feuchter Luftmassen in die Arktis den Zustand der Atmosphäre von einem strahlungs-klaren in einen strahlungs-opaken ändern. Obwohl dieser scharfe Kontrast nur im Winter existiert, zeigt die Analyse, dass der integrierte Wasserdampf als Indikator für die Advektion von Luftmassen aus niedrigen Breiten in die Arktis auch im Frühjahr geeignet ist. Neben der Advektion von…
    Type of Medium: Dissertations
    Pages: xiv, 147 Seiten , Illustrationen, Diagramme
    Language: German
    Note: Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1Wissenschaftliche Zielsetzung 2 Grundlagen 2.1 Grundgleichungen 2.2 Potentielle Vorticity 2.3 Planetare Wellen 2.4 Atmosphärische Instabilität 2.5 Grenzschicht 2.6 Kopplung von Tropo- und Stratosphäre 3 Daten und Methoden 3.1 N-ICE2015 3.1.1 Expeditionsbeschreibung 3.1.2 Ziele der Expedition 3.2 Daten 3.2.1 Beobachtungsdaten 3.2.2 ERA-Interim Reanalyse 3.2.3 Das HIRHAM5 Modell 3.3 Analysemethoden 3.3.1 Temperaturinversionen 3.3.2 Vertikale Stabilität 3.3.3 Grenzschichthöhe 3.3.4 Eady Growth Rate 3.3.5 2d-Skalenfilterung und -Pattern-Korrelation 3.3.6 Nudging Experiment 4 Analyse der N-ICE2015 Radiosonden 4.1 Blick auf die Troposphäre 4.2 Fallstudie zum M2-Sturm: A 4.3 Zyklonencharakteristika 4.4 Temperaturinversionen und Stabilität 4.5 Vergleich mit ERA-Interim, SHEBA und Ny-Ålesund 4.6 Résumé der Expeditionsdaten 5 Nudging Studien mit HIRHAM5 5.1 Vergleich mit ERA-Interim 5.2 Vergleich der Simulationen 5.3 Fallstudie zum M2-Sturm: B 5.3.1 Synoptische Aktivität 5.4 Statistischer Vergleich 6 Einfluss der Stratosphäre 6.1 Stratosphäre im Winter 2014/2015 6.2 Fallstudie zum M2-Sturm: C 6.3 PV als Ladung 6.4 Résumé der Beobachtungen 7 Zusammenfassung und Ausblick A Zusätztliche Abbildungen B Literaturverzeichnis
    Location: AWI Reading room
    Branch Library: AWI Library
    Location Call Number Expected Availability
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  • 2
    Publication Date: 2023-09-15
    Description: Distinct events of warm and moist air intrusions (WAIs) from mid-latitudes have pronounced impacts on the Arctic climate system. We present a detailed analysis of a record-breaking WAI observed during the MOSAiC expedition in mid-April 2020. By combining Eulerian with Lagrangian frameworks and using simulations across different scales, we investigate aspects of air mass transformations via cloud processes and quantify related surface impacts. The WAI is characterized by two distinct pathways, Siberian and Atlantic. A moist static energy transport across the Arctic Circle above the climatological 90th percentile is found. Observations at research vessel Polarstern show a transition from radiatively clear to cloudy state with significant precipitation and a positive surface energy balance (SEB), i.e., surface warming. WAI air parcels reach Polarstern first near the tropopause, and only 1–2 days later at lower altitudes. In the 5 days prior to the event, latent heat release during cloud formation triggers maximum diabatic heating rates in excess of 20 K d-1. For some poleward drifting air parcels, this facilitates strong ascent by up to 9 km. Based on model experiments, we explore the role of two key cloud-determining factors. First, we test the role moisture availability by reducing lateral moisture inflow during the WAI by 30%. This does not significantly affect the liquid water path, and therefore the SEB, in the central Arctic. The cause are counteracting mechanisms of cloud formation and precipitation along the trajectory. Second, we test the impact of increasing Cloud Condensation Nuclei concentrations from 10 to 1,000 cm-3 (pristine Arctic to highly polluted), which enhances cloud water content. Resulting stronger longwave cooling at cloud top makes entrainment more efficient and deepens the atmospheric boundary layer. Finally, we show the strongly positive effect of the WAI on the SEB. This is mainly driven by turbulent heat fluxes over the ocean, but radiation over sea ice. The WAI also contributes a large fraction to precipitation in the Arctic, reaching 30% of total precipitation in a 9-day period at the MOSAiC site. However, measured precipitation varies substantially between different platforms. Therefore, estimates of total precipitation are subject to considerable observational uncertainty.
    Repository Name: EPIC Alfred Wegener Institut
    Type: Article , peerRev
    Format: application/pdf
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