Ozeanzirkulation und Klimadynamik

Dekadische Variabilität in tropischen Tropopausentemperaturen

Die Schicht um die tropische Tropopause (tropical tropopause layer: TTL) zwischen 12 und 19 km hat sich während der letzten Dekade um etwa ein Kelvin erwärmt, wie anhand eines vertikal besonders hoch aufgelösten GPS (GPS radio-occultation (RO)) Datensatzes gezeigt wurde (Wang et al., 2013). Die TTL in den Tropen stellt die Übergansschicht zwischen der oberen Tropopause und der unteren Stratosphäre dar und ist durch eindeutige troposphärische und stratosphärische Eigenschaften gekennzeichnet. Die TTL ist damit eine Schlüsselregion für den Austausch zwischen der Tropo- und der Stratosphäre. Sie bestimmt nicht nur den Eintrag von Spurengasen in die Stratosphäre, sondern ist auch für den Strahlungshaushalt des Klimas an der Erdoberfläche bedeutend, vor allem durch das relative Minimum der Tropopause, die so genannte „cold point tropopause“ (CPT). Durch den anthropogenen Treibhausgasanstieg erwärmt sich die Troposphäre, aber die Stratosphäre kühlt sich ab. Über das Verhalten der (Tropopausen-) Schicht dazwischen ist bisher wenig bekannt.

Warum hat sich die tropische Tropopausenschicht in den letzten 10 Jahren erwärmt? Ist dies auf anthropogene Klimaänderungen zurückzuführen? Oder sind interne oder natürliche Klimaschwankungen dafür verantwortlich? Wang et al. (2013) betätigten erstmals die Zunahme der TTL Temperatur in einem vertikal hochaufgelösten Klima-Chemiemodellexperiment, welches mit beobachteten Meeresoberflächentemperaturen angetrieben wurde. Die Zunahme der TTL Temperatur ist gleichbedeutend mit einer Abnahme der statischen Stabilität in der unteren Stratosphäre und einem verringerten Transport von Spurengasen wie z.B. Wasserdampf. Aktuelle Untersuchungen mit einem Klima-Chemiemodell, gekoppelt an einen interaktiven Ozean, lassen vermuten, dass die TTL Erwärmung durch interne Klimavariabilität hervorgerufen wird. Hierbei spielen insbesondere tropische Meeresoberflächentemperaturen und der zonale Wind in der unteren Stratosphäre eine wichtige Rolle (Wang et al., 2014).

 

Publikationen:

  • Wang, W., K. Matthes, T. Schmidt, and L. Neef (2013), Recent variability of the tropical tropopause inversion layer, Geophys. Res. Lett., 40, doi:10.1002/2013GL058350.
  • Wang, W., K. Matthes, and T. Schmidt (2014), Quantifying contributions to the recent temperature variability in the tropical tropopause layer, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 14, 22117-22153, doi: 10.5194/acpd-14-22117-2014.