Einfluss der subtropischen Zirkulation auf äquatoriale Wellen: Numerische Simulationen mit einem Modell mittlerer Komplexität

Wir untersuchen den Einfluss der subtropischen Zirkulation auf tropische Wellen in einem vereinfachten Rahmen und präsentieren Simulationen mit einem nichtlinearen numerischen Modell des tropischen Kanals. Das Modell löst die prognostischen Gleichungen für potentielle Temperatur und Wind für eine einzelne vertikale Mode auf der äquatorialen beta-Ebene. Unser Schwerpunkt liegt auf der Madden-Julian Oszillation (MJO), die ein wichtiger Teil der intrasaisonalen Variabilität ist. Die Anfangsbedingungen und lateralen Randbedingungen sind repräsentativ für die acht Phasen der MJO. Sie werden durch Projektion von Reanalyse-Daten auf Eigenfunktionen der linearisierten Grundgleichungen basierend auf der linearen Wellentheorie und anschließender Bestimmung der Korrelation mit einem MJO-Index erstellt. So wird ermöglicht, dass die Anfangs- und lateralen Randbedingungen der Simulationen alle oder nur eine Auswahl der äquatorialen Wellen enthalten.

In unseren Simulationen stellen die lateralen Randbedingungen nacheinander die acht Phasen der MJO dar. Auf kurzen Zeitskalen wird die Zirkulation von den Wellen dominiert, die in den Anfangsbedingungen enthaltenen sind. Auf längeren Zeitskalen wird der Einfluss der Anfangsbedingungen vernachlässigbar klein. Dann werden zusätzlich zu Rossby-Wellen, die sich nach Westen verlagern, auch nach Osten laufende Wellen mit kleiner Amplitude detektiert, welche die Phasengeschwindigkeit der Kelvin-Welle haben. Die Vergleichbarkeit der angeregten ostwärts laufenden Wellen mit der sich ebenfalls nach Osten bewegenden MJO ist zwar noch zu untersuchen, aber wir zeigen, dass solche Wellen durch zeitabhängige laterale Randbedingungen angeregt werden können.