Planetary Waves over Antarctica

Abstract

Denne oppgaven undersøker hypotesen lagt frem av Alan Plumb i 1989 med formålet om å forklare nedkjølingen midtvinter i mesosfæren over Antarktis. Fundamentet til denne hypotesen bygger på at de planetarisk bølgene ikke forplanter seg oppover i atmosfæren da vinden når en styrke som går over den øvre grensen til Charney-Drazin kriteriet. Dette resulterer i en oppbremsning av sirkulasjonen som fører til adiabatisk oppvarming av mesosfæren. De planetariske bølgene med bølgenummer en ble isolert fra vindataen sammen med vind- og temperaturmålinger fra NAVGEM for 2016. Forstyrrelser i uthentingen av de planetariske bølgene ble filtrert ut ved å bruke den daglige gjennomsnittlige vindmålingen. Videre ble korrelasjonen mellom temperaturen og planetariske bølger, samt en trend som kan underbygge Plumbs hypotese, fastslått. De planetariske bølgene ble redusert når vinden nådde maksimale verdier samtidig som temperaturen sank. Sent på vinteren over Antarktisk oppstod det en svak SSW, og den uberegnelige vintermesosfæren gjorde det vanskelig å konkludere rundt Plumb sin hypotese.

This thesis investigates a hypothesis proposed by Alan Plumb in 1989 with the object of explaining the mid-winter temperature dip in the upper atmosphere above Antarctica. The basis of the hypothesis lies in the lack of transmission of planetary waves into the upper atmosphere at mid-winter due to the wind reaching the upper limit of the Charney-Drazin criterion. A resulting deceleration of the mesospheric residual circulation and therefore the adiabatic heating occurs. Wave extraction of zonal wavenumber 1 were performed along with wind and temperature from the NAVGEM data for 2016. Disturbances from gravity waves and atmospheric tides were discovered and filtered out in order to isolate the planetary waves. A correlation between the planetary waves and temperature were found, and trends that support Plumbs hypothesis were found as the wave propagation became evanescent as the zonal wind reached maximum values and the following temperature experienced a dip. Anyhow, in the second half of winter, a minor SSW occurred and the erratic winter mesosphere created difficulties regarding a conclusion related to Plumbs hypothesis.