Einfluss eines starken tropischen Vulkanausbruches auf die Dynamik der mittleren Atmosphäre

Der Ausbruch des Pinatubos im Jahr 1991 liefert Hinweise darauf, dass eine starke Vulkaneruption eine Störung der Atmosphäre bis in die Region der Mesosphäre verursachen kann. So wurde mit bodengestützten Lidar-Temperaturmessungen über Fort Collins [1] eine Erwärmung der Mesopausenregion von über 12 K beobachtet und auf den vorausgegangenen Pinatuboausbruch zurückgeführt. Die zu Grunde liegenden Mechanismen sind weitgehend unverstanden. Aus diesem Grund nutzen wir das allgemeine Zirkulationsmodell UA-ICON, um einen tropischen Vulkanausbruch zu simulieren bei dem 20 Tg S in die untere Stratosphäre eingetragen werden – dies entspricht etwa der doppelten Schwefelmenge, die während des Pinatuboausbruchs im Jahr 1991 freigesetzt wurde. Das Experiment besteht aus 10 Ensemblemitgliedern, die jeweils einen Zeitraum von 27 Monaten nach der Eruption simulieren. Es deutet auf einen starken Einfluss der Eruption auf die Sommerhemisphäre hin, bei dem eine Erwärmung um mehr als 10 K der unteren polaren Sommermesopausenregion etwa ein halbes Jahr nach der Eruption simuliert wird. Dies scheint auf eine direkte dynamisch getriebene intra-hemisphärische Kopplung zwischen den Tropen und der polaren Sommerhemisphäre hinzudeuten. Dabei ermöglicht diese Simulation es, die intra-hemisphärische Kopplung mit der Sommerhemisphäre separat zu betrachten und eine inter-hemisphärische Kopplung (in Form eines sich verändernden Polarwirbels in der Nordhalbkugel) zu unterdrücken. Eine separate Simulation mit einer zusätzlichen inter-hemisphärische Kopplung wurde ebenfalls durchgeführt. Hierzu wurden Schwerewellenparameter variiert, um eine Verstärkung des nördlichen Polarwirbels zu simulieren, damit einen inter-hemisphärischen Kopplungsweg zu ermöglichen und den Einfluss dieser beiden wichtigen Kopplungsmechanismen getrennt zu betrachten.

 

[1] She et al. Geophys. Res. Lett., 25(4):497-500, 1998.