Lagrange-Schätzung des globalen Massenaustauschs zwischen Stratosphäre und Troposphäre

Saisonale Variationen des Massenaustauschs zwischen Stratosphäre und Troposphäre werden unter Verwendung eines Lagrange-Ansatzes untersucht. Monatliche dreidimensionale Trajektorien werden für 1996 und 1997 aus den assimilieren Daten des Meteorologischen Amtes des Vereinigten Königreichs berechnet. Der Massenaustausch zeigt nahezu die gleichen jährlichen Variationen wie frühere eulerianische Studien: (1) der nordwärts gerichtete Netto-Flux über die außer-tropische Tropopause zeigt ein primäres Maximum im späten Frühling und frühen Sommer sowie ein sekundäres im Winter, was mit Beobachtungsmessungen übereinstimmt, (2) der südliche Netto-Flux hat nur im Winter einen Gipfel, und (3) der Austausch von außer-tropischer und tropischer Luft über die obere Grenze der mittleren Welt zeigt eine ausgeprägte jährliche Variation mit einem Maximum im Winter und einem Minimum im Sommer. Das Auftreten des größten nach unten gerichteten Flusses über den westlichen Kanten des Pazifiks und des Atlantiks sowie nahe dem Mittelmeer deutet darauf hin, dass das Falten der Tropopause und baroklinische Störungen in den mittleren Breiten die Hauptursache für das Eindringen von stratosphärischer Luft in die Troposphäre sind. Der tropische Aufwärtstransport tritt in Verbindung mit den Monsun-Antizyklonen auf, und die größte diabatische Einspeisung in die tropische Stratosphäre erfolgt über die subtropischen Gebiete der Sommerhemisphäre entsprechend der saisonalen Variation der Hadley-Zirkulation. Der Vergleich der Lagrange-Fluss-Schätzung über der 100-hPa-Oberfläche mit der Schätzung durch den Abwärtskontrollmechanismus unter Verwendung der Residualmittel meridionaler Zirkulation zeigt eine angemessene Übereinstimmung.