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Schwerewellen über dem Himmel der Antarktis

WISSENSCHAFTENPHYSIKSchwerewellen über dem Himmel der Antarktis

Der Ursprung der mysteriösen Wellen, die Schwerewellen über dem Himmel der Antarktis genannt werden, wurde zum ersten Mal entdeckt

Wissenschaftler haben oben Schwerewellen entdeckt der Antarktis Himmel im Jahr 2016. Schwerkraftwellen, bisher unbekannt, sind charakteristisch für große Wellen, die in 3-10 Stunden Dauer durch die obere antarktische Atmosphäre ziehen. Es ist bekannt, dass sich diese Wellen häufig in der Erdatmosphäre ausbreiten und auch dazu neigen, nach längerer Zeit zu verschwinden. Über der Antarktis sind diese Wellen jedoch sehr hartnäckig, wie aus regelmäßigen Beobachtungen von Wissenschaftlern hervorgeht. Diese wurden "Schwerewellen" genannt, weil sie hauptsächlich durch die Kraft der Erde gebildet wurden Schwerkraft und seine Rotation und erstreckten sich über 3000 Kilometer in der Mesosphärenschicht. Die Hauptschichten der Erdatmosphäre sind Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre und die am weitesten oben liegende Thermosphäre. Zu diesem Zeitpunkt im Jahr 2016 waren Forscher noch nicht in der Lage, den Ursprung dieser Wellen zu verstehen. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, die Ursprünge von Gravitationswellen zu lokalisieren, um die Verbindungen zwischen verschiedenen Schichten der Erdatmosphäre zu verstehen, die uns dann wertvolle Informationen darüber liefern könnten, wie die Luft um unseren Planeten zirkuliert.

Den Ursprüngen von Schwerewellen auf die Spur kommen

In einer Studie veröffentlicht Journal of Geophysical Research, hat dieselbe Forschergruppe ihre Echtzeitbeobachtungen mit theoretischen Informationen und Modellen kombiniert, um Hinweise auf die Schwerewellen zu gewinnen1. Sie schlugen zwei mögliche Erklärungen für die wahrscheinlichen Ursprünge (wie und wo sie entstanden sind) dieser „persistenten“ Schwerewellen vor. Die erste Annahme ist, dass diese Wellen entweder von kleineren Wellen niedrigerer Ebene in der Atmosphärenebene unterhalb der Mesosphäre, dh der Stratosphäre (30 Meilen über der Erdoberfläche), stammen. Die Winde, die die Berge hinunterfließen, geben diesen Gravitationswellen auf niedrigerer Ebene einen Schub, wodurch sie größer werden und die Wellen schließlich höher in die Atmosphäre steigen. Sobald Gravitationswellen das Ende der Stratosphäre erreichen, brechen sie und werden angeregt wie Wellen in einem Ozean, wodurch größere Wellen mit einer horizontalen Länge von bis zu 2000 Kilometern erzeugt werden (während die kleineren unteren Wellen bei 400 Meilen liegen) und sich weit in die Mesosphäre erstrecken. Diese besondere Form der Bildung kann als „Sekundärwellenerzeugung“ bezeichnet werden. Die Autoren beobachteten, dass Sekundärwellen im Winter anhaltender als zu anderen Zeiten gebildet werden und daher in beiden Hemisphären in mittleren bis hohen Breiten auftreten sollen. Eine alternative zweite Möglichkeit, die von Forschern vorgeschlagen wird, besteht darin, dass Schwerewellen aus dem wirbelnden Polarwirbel stammen. Dieser Wirbel ist ein Tiefdruckgebiet, das sich dreht und im Winter den Himmel der Antarktis übernimmt. Diese Form von Wind und Wetter zirkuliert im Winter um den Südpol. Solche rotierenden Hochgeschwindigkeitswinde können Schwerewellen auf niedriger Ebene verändern, wenn sie sich in der Atmosphäre nach oben bewegen, oder sogar Sekundärwellen erzeugen. Die Autoren geben an, dass einer ihrer Vorschläge zum Ursprung von Schwerewellen richtig sein könnte und eine konkrete Schlussfolgerung noch zusätzliche Forschung erfordern könnte.

Forschen in der kalten Antarktis

Um die Ursprünge anhand des ersten Satzes zu verstehen, wurde Vadas' Theorie der sekundären Schwerewellen zusammen mit einem von Forschern entwickelten hochauflösenden Modell betrachtet und dann eine Theorie formuliert. Die Forscher führten Computermodelle, Simulationen und Berechnungen durch. Sie nutzten auch die Installationen des Lidar-Systems – eine laserbasierte Messmethode –, für die sie in der Antarktis bei starken kalten Winden und Minustemperaturen überlebten. Das US-Antarktis-Programm und das Antarctica-Neuseeland-Programm förderten sie über einen Zeitraum von acht Jahren in der Antarktis. Das Lidar-System ist sehr leistungsstark und robust und kann Temperatur und Dichte in verschiedenen Regionen der Atmosphäre bestimmen. Es kann Störungen durch Schwerewellen erfolgreich aufzeichnen. Die Technik ist sehr hilfreich, um die Bereiche der Atmosphäre aufzuzeichnen, die sonst am schwierigsten zu beobachten sind. Das Studium atmosphärischer Wellen am Südpol ist wichtig für die Improvisation klimatischer und wetterbezogener Modelle, die sowohl für Echtzeitaufzeichnungen als auch für Forschungszwecke verwendet werden können. Sogar Energie und Impuls der Schwerewellen können mit leistungsstarken Lidar-Systemen gemessen werden.

Diese Studie legt nahe, dass Schwerewellen die globale Luftzirkulation in der Atmosphäre beeinflussen, die dann die Temperaturen und die Bewegung von Chemikalien beeinflusst, die den Klimawandel beeinflussen. Die derzeit verfügbaren Klimamodelle berücksichtigen die Energie dieser Wellen nicht vollständig. Es ist wichtig, mehr über die Stratosphäre zu erfahren, um die Auswirkungen auf die Ozonschicht zu verstehen, die hauptsächlich im unteren Bereich der Stratosphäre zu finden ist. Ein klares Verständnis von Schwerewellen, insbesondere der Erzeugung von Sekundärwellen, kann uns helfen, aktuelle Computersimulationsmodelle zu verbessern. Autoren erkennen andere verfügbare parallele Theorien an2 aus dem Jahr 2016, die darauf hindeuten, dass Vibrationen des Ross-Schelfeises in der Antarktis, die durch Meereswellen verursacht werden, möglicherweise für die Entstehung dieser atmosphärischen Wellen und Wellen verantwortlich sind. Die aktuelle Studie hat dazu beigetragen, ein klares Bild des globalen atmosphärischen Verhaltens zu zeichnen, obwohl viele Rätsel noch gelöst werden müssen. Eine Kombination aus Beobachtungen und Computermodellen kann dabei helfen, viele weitere Geheimnisse dieses Universums zu lüften.

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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

1. Xinzhao C et al. 2018. Lidar-Beobachtungen stratosphärischer Schwerewellen von 2011 bis 2015 bei McMurdo (77.84 ° S, 166.69 ° E), Antarktis: Teil II. Potentielle Energiedichten, logarithmische Normalverteilungen und jahreszeitliche Schwankungen. Zeitschrift für Geophysikforschunghttps://doi.org/10.1029/2017JD027386

2. Oleg A. et al. 2016. Resonanzschwingungen des Ross-Schelfeises und Beobachtungen von anhaltenden atmosphärischen Wellen. Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Weltraumphysik.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226

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