Beitrag
Organisierte mesoskalige Störungen in der stabilen planetaren Grenzschicht
[Organized meso-scale perturbations of the stably stratified planetary boundary layer]
Jacobi, Ch.; Roth, Rainer
Meteorologische Zeitschrift Vol. 4 No. 4 (1995), p. 150 - 161
29 Literaturangaben
veröffentlicht: Sep 12, 1995
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Kurzfassung
In der nächtlichen stabilen Grenzschicht treten regelmäßig Störungen mit einer Periodendauer von einigen Stunden auf, deren horizontale Komponenten eine Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen, so daß die Hodographen der Windvektoren in einer Höhe eine Epi- oder Hypotrochoide darstellen. Diese Störungen sind der Trägheitsschwingung bzw. der mittleren Strömung überlagert. Eine Untersuchung von SODAR-Daten an den Standorten Stade und Unterweser im Zeitraum von Januar bis August 1992 zeigt, daß dieses Phänomen typisch für die nächtliche Grenzschicht ist. In den meisten Fällen nächtlicher Grenzschichtstrahlströme sind derartige Störungen zu finden, wobei die Phasenlagen ihrer horizontalen Komponenten eine große Variation aufweisen. In mehr als 20 % aller Fälle ist aufgrund der Phasenlage die Bildung von Trochoiden möglich. Es wird eine Erklärungsmöglichkeit für zumindest einen Teil der gemessenen Zykloiden gegeben. Durch die erhöhte Scherung nach Ausbildung eines Grenzschichtstrahlstroms wird die Turbulenz nach einiger Zeit wieder angeregt und in der Folge bricht die Trägheitsschwingung zusammen. Dies kann mehrmals hintereinander geschehen und so können sich die überlagerten Störungen bilden. Auf die Möglichkeit, daß Schwerewellen für die Strukturen in den Hodographen verantwortlich sein können, wird ebenfalls hingewiesen.
Abstract
In the stable nocturnal boundary layer periodically perturbations with a time scale of a few hours may occur, whose horizontal components have a phase shift, such that the hodograph of the wind vectors at one height consists of an epicycloid or hypocycloid, respectively. These perturbations overlay the nocturnal inertial oscillation. An investigation of SODAR data at Stade and Unterweser, Germany, in the period of January to August 1992 shows, that this phenomenon is typical for the nocturnal boundary layer. At most of the nights when low-level jets occur these perturbations are found. At more than 20 % of these nights the phase shift of their horizontal components allows the occurrence of cycloids within the hodograph. An explanation for a part of the measured cycloids is given. The rising shear connected with the formation of a low-level jet leads to an onset of turbulence and the inertial oscillation breaks down. This may occur several times and so produce the observed regular features. The possibility, that long gravity waves are responsible for the observed features, is also discussed.
Schlagworte
Phasenverschiebung • Hodograph • Windvektoren • Epitrochoide • Hypotrochoide • SODAR-Daten • Stade • Unterweser • phase shift • hodograph • wind vectors • epicycloid • hypocycloid • Germany