Tyngdekraftsbølger påvirker vejr og klima

Tyngdekraftsbølger dannes i atmosfæren som et resultat af destabiliserende processer, for eksempel ved vejrfronter, under storme eller når luftmasser strøg hen over bjergkæder. De kan lejlighedsvis ses på himlen som skybånd. For vejrudsigt og klimamodeller, imidlertid, de er for det meste "usynlige" på grund af deres korte bølgelængde. Virkningerne af tyngdekraftsbølger kan kun tages i betragtning ved at inkludere yderligere specialkomponenter i modellerne. Forskningsenheden "MS-GWaves" finansieret af det tyske forskningsinstitut og ledet af Goethe-Universitetet i Frankfurt har i mellemtiden videreudviklet sådanne parameteriseringer og vil teste dem i den anden finansieringsperiode.

Selvom tyngdekraftsbølger har forholdsvis korte bølgelængder på mellem blot et par hundrede meter og flere hundrede kilometer, til tider påvirker de transporten af ​​vanddamp samt store vinde og temperaturfordelinger i betydelig grad. Denne effekt er stærkest i de øverste lag af atmosfæren. Disse, på tur, have så stærk en effekt på de nederste lag også, at en realistisk modellering af vejr og klima i atmosfæren er umulig uden at tage behørigt hensyn til tyngdekraftsbølger. Tyngdekraftsbølger spiller også en væsentlig rolle for lufttrafikken ved at forudsige turbulens og er en vigtig faktor i ekstreme vejrforhold, såsom kraftig regn eller storm.

I den første finansieringsperiode de ti forskningsinstitutter, der deltager i projektet, dokumenterede i detaljer dannelsen af ​​tyngdekraftsbølger i en af ​​de største målekampagner, der nogensinde er gennemført, ved hjælp af radar, højtydende lasere, raketter og forskningsfly samt gennem laboratorietests. De forfinede også hypotesen om dannelsen og spredningen af ​​tyngdekraftsbølger i en sådan grad, at deres udvikling nu også kan reproduceres meget mere pålideligt i højopløselige numeriske modeller.

I et yderligere skridt, forskningsenheden ledet af professor Ulrich Achatz fra Institut for Atmosfæriske og Miljøvidenskaber ved Goethe Universitetet i Frankfurt har brugt disse resultater til at forbedre parameteriseringer, som tjener til at beskrive indflydelsen af ​​tyngdekraftsbølger, i vejr- og klimamodeller med typisk grovere opløsning. De har forfinet vejr- og klimamodellen ICON, der bruges af Tysklands Nationale Meteorologiske Service (DWD) og Max Planck Instituttet for Meteorologi. Den nye model, UA-IKON, tillader mere præcise forudsigelser for den øvre atmosfære og kan betjenes med forskellige opløsninger, så tyngdekraftsbølger enten kan simuleres i den til testformål eller skal parametreres i driftstilstand. De avancerede parametriseringer bliver nu integreret i denne model og testet i anden finansieringsperiode.

Projektet vil også fokusere på indvirkninger på vejrudsigelse og klimamodellering. Et vigtigt aspekt i denne sammenhæng er en bedre beskrivelse af samspillet mellem tyngdekraftsbølger og isskyer (cirrus), udført i samarbejde med University of Mainz. Det kan godt være, at det spiller en vigtig rolle for klimaet.