Schwerpunktprogramm (SPP) 1788: Study of Earth system dynamics with a constellation of potential field missions, Auswirkungen des geomagnetischen Feldes auf die vertikale Kopplung durch Schwerewellen in der Thermosphäre/Ionosphäre

Description: Schwerewellen (GW) stellen nicht nur den zentralen Kopplungsmechanismus zwischen der unteren Atmosphäre und dem Thermosphäre/Ionosphäre (TI) System dar, sondern haben auch einen wichtigen Einfluss auf das Erdklima. Ein Großteil der Schwerewellen hat ihren Ursprung in der Troposphäre. Durch ihre vertikale Ausbreitung übertragen sie Energie und Impuls zwischen den verschiedenen atmosphärischen Schichten. Ionenreibung und molekulare Viskosität sind die wichtigsten Dissipationsmechanismen der Schwerewellen in der TI. Magnetfeldschwankungen verändern die Brechungseigenschaften der Atmosphäre (großräumige Temperatur und Windfelder) und modulieren damit die Ionenreibung. Das Primärziel dieses Projektes ist die Erforschung und Quantifizierung der Einwirkungen der Magnetfeldvariationen auf die Ausbreitung und Wirkungsmechanismen der Schwerewellen, die aus der unteren Atmosphäre stammen, und die daraus resultierende dynamische Rückkopplung. Vor allem soll untersucht werden, ob Schwerewellen eine Verbindung zwischen dem Trend der Magnetfeldschwächung und der beobachteten starken Abkühlung der Thermosphäre herstellen können. Die Studie soll mit dem Coupled Middle Atmosphere Thermosphere-2 (CMAT2) genannten allgemeinen Zirkulationsmodell durchgeführt werden. Ein wichtiger Teil von CMAT2 ist die von uns entwickelte und implementierte state-of-the-art spektrale, nichtlineare GW Parametrisierung. Die Ergebnisse neuer numerischer Simulationen mit CMAT2 sollen mit schon vorhandenen und zukünftigen Beobachtungen, z.B. der SWARM Satelliten verglichen werden. Wir erwarten neben Fortschritten im fundamentalen Verständnis der Schwerewellenkopplung auch zu Verbesserungen von Weltraumwettervorhersagen beitragen zu können.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Windgeschwindigkeit ? Klimatologie ? Wind ? USA ? Globales Klimamodell ? Satellit ? Atmosphärische Wissenschaften ? Quantitative Analyse ? Feldstudie ? Fortpflanzung ? Ionosphäre ? Mathematisches Modell ? Simulation ? Studie ? Troposphäre ? Viskosität ? Wettervorhersage ? Zirkulationsmodell ? Mittlere Atmosphäre ? Globales Klima ? Klima ? Kühlung ? Atmosphäre ? Globale Aspekte ? Atmosphärische Zirkulation ? Atmosphärische Schichtung ? Dissipation ? Magnetismus ? Erdsystem ? Ausbreitungsvorgang ? Ionen ? Atmosphärendynamik ? Rückkopplung ? Spektrum ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Finanzielle Förderung)
• Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2015-01-01 - 2025-08-17

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Investigation of geomagnetic influences on the vertical coupling by gravity waves in the thermosphere/ionosphere
  Description: Vertically propagating gravity waves (GWs) represent a major coupling mechanism that provides connections between the lower atmosphere and thermosphere/ionosphere (TI) system. GWs are an essential component of the climate of Earth. A large portion of them originate in the troposphere, and redistribute energy and momentum between the atmospheric layers upon propagation and dissipation. In the TI, molecular viscosity and ion drag are the major dissipation mechanism of GWs. Variations of the magnetic field in the TI change the refractive properties of the atmosphere (large-scale temperature and wind distributions), and alter dissipation by ion drag. The primary objective of this study is to investigate and quantify the influence of variations of the geomagnetic field on propagation and dissipation of GWs of lower atmospheric origin, and on their dynamical feedback on the TI. In particular, the role of GWs will be tested in linking a trend of weakening the geomagnetic field, and the unexplainably strong observed cooling of the thermosphere. The study will be performed using a comprehensive Coupled Middle Atmosphere-Thermosphere-2 (CMAT2) general circulation model that utilizes our state-of-the-art spectral nonlinear GW parameterization. Novel numerical simulations will be performed, and the results tested against existing and future observational datasets, including those from the SWARM satellites. Besides advancing and testing our fundamental understanding of the GW coupling, the results can potentially improve space weather predictions. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1073965

Status

Aktiv

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