Einfluss der Madden-Julian-Oszillation auf die mittlere Atmosphäre in Beobachtungen des MLS-Satelliteninstruments

Die Madden-Julian-Oszillation (MJO) ist die dominierende Komponente intrasaisonaler Variabilität in der tropischen Troposphäre. Sie tritt durch ein periodisch auftretendes Zentrum anormal starker Konvektion in Erscheinung, das vom indischen Ozean ostwärts über den maritimen Kontinent hinweg zum Pazifik zieht und sich dort auflöst. Durch die vielfältigen Einflüsse auf das Wettergeschehen in der Region und durch die (Quasi-)Periodizität von 30 bis 90 Tagen ist das Auftreten der MJO von direktem Interesse für die Entwicklung einer möglichen subsaisonalen Wettervorhersage und deswegen seit längerem Gegenstand intensiver Forschung. Dabei verspricht man sich eine Verbesserung von Vorhersagen sowohl für die direkt betroffenen tropischen Regionen, als auch für andere Teile der Erde, da die MJO Bestandteil einiger Televerbindungen ist.

In der Forschung zur Variabilität der mittleren Atmosphäre hat die MJO bisher dagegen nur eine kleinere Rolle gespielt. Es gibt allerdings Gründe, die Wechselwirkungen von MJO und mittlerer Atmosphäre genauer zu untersuchen: Zum einen wird ein Teil der oben genannten Televerbindungen vermutlich über die Stratosphäre vermittelt, so dass der stratosphärische Einfluss wieder auf die Troposphäre zurückwirkt. Zum anderen ist man zum besseren Verständnis der mittleren Atmosphäre selbst daran interessiert, Quellen für die dort beobachtete Variabilität zu identifizieren. Auf der Zeitskala von einigen Wochen stand hier bisher der solare 27-Tage-Zyklus im Vordergrund. Die MJO hat jedoch das Potential auf einer ähnlichen Zeitskala zu Variabilität zu führen. Für beide genannten Gründe, sich mit dem Einfluss der MJO auf die mittlere Atmosphäre zu befassen, gibt es in der Literatur schon deutliche Hinweise, die allerdings häufig auf Modell- oder reanalysierten Daten beruhen.

Dies haben wir zum Anlass genommen, reine Beobachtungen von verschiedenen Parametern der mittleren Atmosphäre auf Einflüsse der MJO hin zu prüfen. Konkret stützen wir uns auf Beobachtungen des Satelliteninstruments MLS an Bord des NASA-Satelliten Aura. Mit einem einfachen statistischen Ansatz, der Komposit-Analyse, konnten wir Einflüsse der MJO auf verschiedene Parameter wie Temperatur, Ozon und Wasserdampf identifizieren. Diese Einflüsse erstrecken sich von der Tropopause teils bis in die Mesosphäre und zeigen teils von Wellen-Interaktionen in der mittleren Atmosphäre bekannte räumliche Strukturen. Der Einfluss der MJO wird dabei von weiteren Randbedingungen wie den Jahreszeiten oder dem Status der „Quasi-Biennial Oscillation (QBO)“ beeinflusst. In der Präsentation werden wir diese Ergebnisse vorstellen und uns dafür hauptsächlich auf die Temperatur als einen der zentralen Parameter stützen.