Mustergültig

Die natürlichen Schwankungen der Temperatur in der Atmosphäre folgen gewissen Mustern. Das heißt, wärmere und kältere Perioden wechseln sich in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen ab. ForscherInnen der Arbeitsgruppe um Assoz. Prof. Dr. Andrea Steiner vom Wegener Center für Klima und Globalen Wandel der Karl-Franzens-Universität Graz haben nun erstmals anhand von Messdaten aus der satellitengestützten Radio-Okkultation einen Index für die Variabilität der Temperatur der Atmosphäre über den Tropen erstellt. Damit lassen sich natürliche Schwankungsmuster besser vom langfristigen Trend unterscheiden, was für Forschungen zum Klimawandel von besonderer Bedeutung ist. Die Arbeit ist kürzlich im Fachjournal „Atmospheric Measurement Techniques“ als Highlight-Artikel erschienen.

In der Atmosphäre der Tropen werden Temperaturschwankungen durch zwei Hauptphänomene verursacht: zum einen El Niño und die Southern Oscillation (ENSO), zum anderen die quasi-biennale Oszillation (QBO vom englischen „quasi-biennial oscillation“). „ENSO betrifft die Troposphäre, die Wetterschicht, die bis in eine Höhe von 17 Kilometer reicht. Diese unregelmäßige Schwankung weist Zyklen von drei bis sieben Jahren auf. QBO tritt in der Stratosphäre auf, wobei sich deren Zyklen regelmäßiger zirka alle zwei Jahre wiederholen“, erklärt Hallgeir Wilhelmsen, MSc, Erstautor der aktuellen Publikation.

Bisher wurden Temperaturschwankungen von ENSO und QBO nur indirekt berechnet: bei ENSO ausgehend von den Temperaturen der Meeresoberfläche, bei QBO auf Grundlage von Windmessungen, da hier Westwinde mit Erwärmung und Ostwinde mit Abkühlung in Verbindung stehen. Dank der Methode der Radio-Okkultation, bei der GPS-Signale von Satellit zu Satellit geschickt werden, kann die Temperatur nun direkt in der Atmosphäre gemessen werden.
„Das bringt mehrere Vorteile: Erstens sind die Daten höchst präzise, und zweitens ist es möglich, die Temperatur in verschiedenen Höhen zu messen, was entscheidend ist, weil sich die Schwankungen mit der Höhe verändern“, unterstreicht Andrea Steiner. Damit konnten die WissenschafterInnen erstmals einen zuverlässigen Index der natürlichen Temperatur-Variabilität in der Atmosphäre erstellen. „Dieser wiederum erleichtert es, den langfristigen Trend, der den Klimawandel begleitet, herauszufiltern“, wie Koautor Dr. Florian Ladstädter betont.

Die Publikation entstand im Rahmen des Forschungsprojekts „VERTICLIM – Atmosphärische Vertikalstruktur und Trends in Klimadaten“, gefördert vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF, sowie im FWF-Doktoratskolleg Klimawandel.

Publikation
Wilhelmsen, H., Ladstädter, F., Scherllin-Pirscher, B., and Steiner, A. K.: Atmospheric QBO and ENSO indices with high vertical resolution from GNSS radio occultation temperature measurements, Atmospheric Measurement Techniques, 11, 1333-1346