Propagation planetarischer Störungen von der unteren in die obere Atmosphäre

Die Möglichkeit, dass ein signifikanter Teil der Energie der planetarischen Wellenstörungen der Troposphäre in die obere Atmosphäre propagieren könnte, wird untersucht. Die Ausbreitung ist analog zur Übertragung elektromagnetischer Strahlung in heterogenen Medien. Es wurde festgestellt, dass der effektive Brechungsindex für die planetarischen Wellen hauptsächlich von der Verteilung des mittleren zonalen Winds mit der Höhe abhängt. Energie wird in Regionen gefangen (reflektiert), in denen die zonalen Winde östlich oder groß und westlich sind. Infolgedessen werden der sommerliche zirkumpolare Antizyklon und der winterliche zirkumpolare Zyklon in der oberen Stratosphäre und Mesosphäre wenig von Bewegungen der unteren Atmosphäre beeinflusst. Energie kann in die Mesosphäre in der Nähe der Tagundnachtgleichen entweichen, wenn der zonale Fluss in der oberen Atmosphäre umkehrt. Zu diesen Zeiten ist auch das Tunneln der Energie durch eine reflektierende Barriere möglich. Die meiste Zeit scheint jedoch wenig mechanische Kopplung im planetaren Maßstab zwischen der oberen und unteren Atmosphäre zu bestehen. Troposphärische Quellen von Wellenstörungen im zonalen Fluss sind barokline Instabilität und die Zwangswirkung zonal asymmetrischer Erwärmung und Topographie. Die Transmissivität der oberen Atmosphäre steigt mit der Wellenlänge und ist größer für die erzwungenen Störungen als für die instabilen troposphärischen Wellen, deren Längen kleiner als die kritische Länge für Instabilität sein müssen. Die Analyse zeigt, dass baroklinisch instabile Wellenstörungen, die in der Troposphäre entstehen, wahrscheinlich keine Energie vertikal propagieren. Wenn Energie in große Höhen propagiert wird, sollten nichtlineare vertikale Wirbeltransportbewegungen von Wärme und Impuls, die mit den vertikal propagierenden Wellen verbunden sind, den grundlegenden zonalen Fluss modifizieren. Wenn die Wellenstörung jedoch eine kleine stationäre Störung auf einem zonalen Fluss ist, der sich vertikal, aber nicht horizontal ändert, ist der zweiteffekt der Wirbel auf den zonalen Fluss null.