Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4267
Silva dos Santos, Fabio Henrique
Hydratation und Dehydratation in der tropischen Tropopausenschicht
X, 140 S., 2008
Kurzzusammenfassung
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Bestimmung des Wassergehaltes
im Bereich der tropischen Tropopause. Dazu wurden Messungen mit dem
Hygrometer FISH des ICG-1 vom Forschungszentrum Jülich auf dem hochfliegenden
Flugzeug Geophysica durchgeführt.
Den Kern dieser experimentellen Arbeiten bilden zwei Kampagnen im
Jahr 2005 in Brasilien (TROCCINOX) und in Australien (SCOUT-O3).
Ebenso werden zusäatzliche Daten anderer tropischer Kampagnen in Afrika
(AMMA) und dem Indischen Ozean (APE-THESEO) in dieser Arbeit
analysiert.
Die erstellten Vertikalprofile bezüglich Wasserminimum (Hygropause),
Sättigungsmischungsverhältnis über Eis und Temperaturminimum (die
”
cold
point“ Tropopause) bestätigen einen saisonalen Zyklus der Tropopausenhöhe.
Daten, die während der Überführungsflüge gemessen wurden, zeigen den saisonalen
Gang der tropischen Tropopause.
Das Wassermischungsverhältnis im Bereich der UT/LS wird in zwei Regimen
unterschiedlich kontrolliert: Unterhalb einer potenziellen Temperatur
von etwa 410 K von lokalen Prozessen und oberhalb dieser Fläche von großskaligen
Prozessen.
Im Einklang mit der
”
tape recorder“-Theorie wird im Rahmen dieser
Arbeit eine Ausbreitung des Wasserdampfes weiter oben in die Stratosphäre
gezeigt.
Während Flügen am oberen Rand von Konvektion wurden Partikel bis
zu einer Höhe von 420 K gemessen. Entgegen anderer Untersuchungen zeigen
die einzigartigen Messungen, dass diese Partikel verdampfen, bevor sie durch
Sedimentation die Tropopause wieder erreichen. Darüber hinaus zeigen die
Daten im Rahmen dieser Arbeit, dass eine erhebliche Menge Wasser in die
Stratosphäre durch überschießende Konvektion transportiert wird, mehr als
bisher vermutet.
Vereinzelte Profile über Afrika zeigen erh¨ohten Wasserdampf in wolkenfreien
untersättigten Luftmassen. Analyse von Rückwärtstrajektorien im Zusammenhang
mit Satellitendaten zeigen, dass ihr Ursprung aus einem Gebiet
mit überschießender Konvektion stammt. Der Hintergrund der gemessenen
Wasserkonzentration über Afrika wird im Zeitraum der Messungen von der
Monsunregion Asiens beeinflusst.
Abstract
The topic of this PhD thesis is the abundance of water vapour at the
tropical tropopause. For this purpose measurements were made with the
hygrometer FISH of ICG-1 from the Research Centre J¨ulich onboard the
hight altitude aircraft Geophysica.
This experimental work was carried out during two field campaigns in
2005 in Brazil (TROCCINOX) and Australia (SCOUT-O3). Additional data
from two other tropical campaigns in Africa (AMMA) and over the Indian
Ocean (APE-THESEO) were also analysed.
A seasonal cycle of the tropopause height was confirmed by the observed
vertical profiles of water vapour (hygropause), saturation over ice and
temperature (cold point tropopause). The data collected during the transfer
flights show a seasonal motion of the tropical tropopause.
The water mixing ratio in the UT/LS region is controlled by two different
regimes: local processes below about 410 K potential temperature and large
scale processes above this level.
A propagation of water vapour in the stratosphere consistent with the
tape recorder theory is shown.
Particles were measured during the flights at the upper boundary of convection.
These particles evaporate before they sediment again below the tropopause.
Futhermore the data show that a significant quantity of water —
more than previously thought — is transported into the stratosphere by
means of convection.
Isolated profiles over Africa show increased water vapour in unsaturated
air masses in clear sky. Analysis of backward trajectories in conjunction with
satellite data show that it originates from areas with overshooting convection.
The background of the measured water concentration over Africa during the
measurements was affected by asian monsoon regions.
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