Resolved gravity waves in a high-resolution model

Abstract

Denne avhandlingen undersøker interaksjonen mellom planetære bølger og gravitasjonsbølger i en høyoppløst atmosfære modell. Luftstrømning over fjellterreng på jordens overflate kan skape gravitasjonsbølger. Amplituden vokser eksponentielt mens bølgen propagerer oppover i atmosfæren. Potensielt fører dette til at bølgen bryter og spre energien lokalt, som kan påvirke de planetære bølgene. Planetære bølger driver den generelle sirkulasjonen i mesosfæren og nedre del av termosfæren. Dermed kan små fjellkjeder på overflate kan påvirke jordas klima. Størrelsen på gravitasjonsbølger gjør de krevende å oppdage de fullstendig i klimamodeller, men noen høyoppløste modeller fanger delvis opp de groveste delene på gravitasjonsbølge-spekteret. Simulering av 1-10 juli i den høyoppløste modellen WACCM5 er brukt til å oppdage og tolke interaksjonen mellom bølgene. Ved å analysere temperatursvingninger ved omtrent 68 km over avsidesliggende fjelltopper sør i det indiske hav, ble en anti-korrelasjon funnet mellom bølgene. Funnene tyder på at amplituden til de planetære bølgene blir dempet av gravitasjonsbølger som bryter, og hvilken påvirkning disse avsidesliggende fjelltoppene har.

This thesis investigates the interaction between planetary and gravity waves in a high-resolution atmosphere model. Flow over mountainous terrain on Earth's surface can generate gravity waves. While propagating upward in the atmosphere, the amplitude grows exponentially. Potentially lead to wave breaking and dissipating energy locally, affecting the planetary waves. Planetary waves drive the general circulation in the mesosphere and lower thermosphere. It means small mountain ranges at the surface can impact the Earth's climate. The scale of gravity waves makes them demanding to resolve fully in climate models, but some high-resolution models partially capture the gravest part of the gravity wave spectrum. Simulation of July 1-10, by the high-resolution model WACCM5, is analyzed to detect and interpret the interaction between planetary and gravity waves. By analyzing temperature fluctuations at approx. 68 km above remote mountain peaks in the south Indian Ocean, an anti-correlation is detected between the waves. These findings indicate that the breaking gravity waves attenuate the amplitude of the planetary waves, furthermore, the impact of these remote mountain peaks.