Praktikum / Abschlussarbeit Trends in der Aktivität planetarer Wellen: Fact or Fiction? Wissenschaftlicher Hintergrund Planetare Wellen sind faszinierende Strömungsmuster in der Atmosphäre, die ihre Existenz der Rotation der Erde verdanken. Sie umspannen den Planeten und charakterisieren ganz entscheidend die Zirkulation in den mittleren geografischen Breiten: planetare Wellen steuern maßgeblich die Abfolge von Tief- und Hochdruckgebieten und nehmen damit Einfluss auf das Wettergeschehen. Sie beeinflussen Perioden extremer Hitze und Kälte auf kontinentalen Skalen und wirken durch den großräumigen meridionalen Transport von Luftmassen quasi wie eine globale Klimaanlage für unseren Planeten. Planetare Wellen koppeln die verschiedenen Stockwerke der Atmosphäre miteinander. Durch das Brechen dieser Wellen wird die meridionale Diffusionsbarriere in niedrigeren und höheren geografischen Breiten perforiert und Luftmassen aus unterschiedlichen geografischen Breiten werden irreversibel in die verschiedenen Zirkulationsregime der Atmosphäre eingemischt; Spurenstoffe werden so sehr effizient global verteilt. Es wird erwartet, dass die Aktivität planetarer Wellen im Zuge einer Veränderung der meridionalen Temperaturverteilung auf unserem Planeten modifiziert wird. Die Frage ist, ob und ggf. wie eine solche Veränderung bereits im Gange ist. Die potentiellen Konsequenzen sind angesichts der oben angeführten Bedeutung der planetaren Wellen für die Vorgänge in der Atmosphäre gravierend. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt German Aerospace Center Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Abteilung Atmosphäre Für die Beantwortung der oben formulierten Fragestellung bedarf es einer konsistenten und homogenen Langzeitreihe eines für die Untersuchung von atmosphärischen Strömungsprozessen geeigneten gemessenen geophysikalischen Parameters (ein sogenannter „konservativer Tracer“, wie etwa langlebige Spurenstoffe, Temperatur, Wind oder die daraus abgeleitete Wirbelgröße, die potentielle Vorticity). Aufgaben Eine Analyse von möglichen vorhandenen langfristigen Trends erfordert die möglichst vollständige Filterung langperiodischer Signale wie etwa die 11oder 22-jährigen solaren Zyklen oder die quasi-biennale Oszillation (QBO), die jeweils die Aktivität planetarer Wellen mit beeinflussen. Eingesetzt werden sollen hierzu moderne Spektralverfahren der Zeitreihenanalyse. Anforderungen Die Arbeiten können sowohl im Rahmen von Praktika als auch von Abschlussarbeiten und Forschungssemestern durchgeführt werden. Erforderlich sind Grundkenntnisse in der Programmiersprache R (oder vergleichbarer Programmiersprachen). Grundkenntnisse in der Geostatistik sind von Vorteil. Die Arbeiten werden in Kooperation zwischen dem Institut für Geographie, dem Institut für Physik sowie dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt durchgeführt. Eine große Herausforderung ist dabei der Umstand, dass die Analyse von Zeitreihen mit den meisten Spektralverfahren die statistische Stationarität der Zeitreihe voraussetzt. Diese ist in der Realität häufig nur unzureichend gegeben, bzw. sie ist in einer Zeitreihe nur abschnittsweise erfüllt. Dieser Umstand erfordert in der Konsequenz eine abschnittsweise Analyse mit konventionellen Methoden oder den Einsatz innovativer Verfahren. Ziel ist letztlich die Abschätzung des Einflusses der jeweiligen Prozesse auf die Aktivität der planetaren Wellen; eine Schätzung des linearen Trends soll versucht werden. Prof. Dr. Michael Bittner Lisa Küchelbacher Phone: +49 8153 / 28 1379 Fax: +49 8153 / 28 1363 [email protected] www.dlr.de/eoc Phone: +49 8153 / 28 1901 Fax: +49 8153 / 28 1363 [email protected] www.dlr.de/eoc