Eis¨ubers¨atti-gung als in trockeneren Regionen (hier trocken im Sinne der relativen Feuchte). Allerdings ist in diesem Vergleich auch zu sehen, dass SVC ¨uber einen gr¨oßeren H¨ohenbereich vorhan-den ist, als die ¨uber Linvorhan-denberg gemessenen ¨Ubers¨attigungen einnehmen.
Dies ist nicht besonders plausibel und wahrscheinlich auch nicht korrekt. Die Fehlinterpre-tation hat dabei mindestens zwei Gr¨unde:
1. Obwohl die Daten der Radiosonde in der korrigierten Version schon wesentlich bessere Messungen als vorher liefern, ist dennoch zu vermuten, dass immer noch Ubers¨attigungen untersch¨atzt werden, insbesondere sehr hohe ¨¨ Ubers¨attigungen und auch relative Feuchten bei sehr kalten Temperaturen und/oder sehr niedrigen absoluten Feuchten. Daher treten in den sehr hoch gelegenen Schichten kaum Ubers¨attigungen in den Messungen auf.¨
2. Die horizontale Aufl¨osung der SAGE II – Messungen ist sehr grob, daher k¨onnten sich auch Verschiebungen innerhalb eines sehr großen Bereiches einstellen.
Ansonsten ist die qualitative ¨Ubereinstimmung der vertikalen Verteilungen mehr als zufrie-denstellend; insbesondere auch die saisonalen Verschiebungen sind in beiden Verteilungen sehr ¨ahnlich.
Zuletzt bleibt noch anzumerken, dass die vertikalen Verteilungen ¨außerst robust gegen¨uber den schon oben bemerkten statistischen Fehlern sind. Zwar k¨onnen sich die H¨aufigkeiten auf den einzelnen Schichten durchaus ¨andern, die qualitative Struktur bleibt dagegen immer erhalten.
-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50
Druck (hPa)
Aufstiege Feb 2000 - Apr 2001
Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr
Abbildung 5.7: Relative Lage der eis¨ubers¨attigten Schichten ¨uber Lindenberg (Fehlerbal-ken) relativ zur Tropopause (Nulllinie). Dabei wird immer die DifferenzpTP−pSchichtzwischen TropopausendruckpTP und oberer bzw. unterer Grenze der Schicht gezeigt.
geringe Anzahl von eis¨ubers¨attigten Schichten in der Stratosph¨are ist auch konsistent mit den Anteilen von Messungen in ¨ubers¨attigten Gebieten von stratosph¨arischen Daten aus den MLS– oder MOZAIC–Daten: F¨ur die MLS–Messungen liegen die Anteile der strato-sph¨arischen ¨ubers¨attigten Messungen bei ca. 0.1 bis 0.6%, f¨ur die MOZAIC–Daten liegen die Anteile im Bereich 1.36 bis 2.15%, siehe dazu auch die Tabellen 6.7 und 6.6 im Kapitel 6, in denen die Anteile von Messungen in ¨ubers¨attigten Gebieten f¨ur die verschiedenen Datens¨atze zusammengetragen sind.
Bemerkung:Es ist nat¨urlich auch m¨oglich, anstatt des Drucks die absolute H¨ohe bzw. die absolute Abweichung in Metern als vertikale Koordinate zu verwenden. Tats¨achlich ist das Bild qualitativ der Abbildung 5.7 sehr ¨ahnlich, daher wird auf diese Sichtweise hier nicht weiter eingegangen – die Struktur ist aber dieselbe.
Interessant ist nun neben der Lage der ¨ubers¨attigten Schichten insbesondere auch, wie sich die Ober– bzw. Unterkanten der Schichten relativ zur Tropopause verhalten. Auch hier benutzen wir wieder haupts¨achlich die Darstellung der Schichten in ihrem Abstand relativ zur Tropopause mit dem Druck als vertikale Koordinate; man erh¨alt mit den absoluten Abweichungen in Metern qualitativ dasselbe Bild und dieselben Ergebnisse. Es werden nun die Abst¨ande der Ober/Unterkanten der eis¨ubers¨attigten Schichten von der Tropopause in einer Statistik erfasst; dabei werden die Abst¨ande in 5 hPa (bzw. 100 m) große Klassen ein-geteilt, um eine vern¨unftige Statistik zu erhalten und das Rauschen etwas zu vermindern.
Die Anzahl der Ereignisse pro Klasse werden in Abbildung 5.8 gegeneinander aufgetra-gen. Es f¨allt dabei auf, dass knapp oberhalb der Tropopause (n¨amlich in der Klasse f¨ur +5 hPa) ein sehr großes aber scharf begrenztes Maximum liegt. Insbesondere ist die ¨uber dieses Maximum integrierte Gesamtzahl klein gegen die Gesamtzahl aller Ereignisse. Diese Spitze kann man zun¨achst dahin gehend interpretieren, dass extrem viele eis¨ubers¨attigte Schichten ihre Oberkante etwas oberhalb der Tropopause haben. Es ist jedoch m¨oglich, dass aufgrund eines noch nicht korrigierten Tr¨agheitsfehlers der Radiosonde f¨ur die rela-tive Feuchte hier die Schichten etwas zu hoch angesetzt werden. Nach den Ergebnissen der Forschungsgruppe vom Meteorologischen Observatorium Lindenberg scheint es so, als m¨usste man dieses scharfe Maximum um etwa 5 bis 10 hPa verschieben. Dies w¨urde f¨ur die Statistik bedeuten, dass die meisten eis¨ubers¨attigten Schichten knapp unterhalb der Tropopause “andocken”. Die endg¨ultige Tr¨agheitskorrektur wurde nach meinem Wissen (Ulrich Leiterer, pers. Mitteilung) zwar in den aktuellen Algorithmus integriert, aber alle Auswertungen in dieser Arbeit und auch inSpichtingeret al.(2003a) beziehen sich auf die
¨altere Version der Daten, in der die Tr¨agheitskorrektur noch nicht enthalten ist. Nachdem ansonsten keine ¨Anderungen aufgetreten sind, habe ich darauf verzichtet, die Daten erneut mit dem (noch nicht publizierten) Algorithmus zu korrigieren. Die Qualit¨at der Aussagen in diesen Auswertungen wird auf keinen Fall dadurch ge¨andert, die quantitativen Aussagen unterscheiden sich nach ersten Sch¨atzungen nur marginal.
Aufgrund der Abbildung 5.8 kann man davon ausgehen, dass die meisten Eis¨ubers¨attigun-gen in einem breiten Bereich zwischen Tropopause und etwa 200 hPa von der Tropopause entfernt auftreten. F¨ur die Abweichungen in Metern wird das Bild etwas unsch¨arfer, den-noch kann man aus der Abbildung 5.8 erkennen, dass die meisten Schichten im Bereich zwischen Tropopause und etwa 3 km unterhalb der Tropopause auftreten. Diese Ergebnisse kann man nun mit den Arbeiten vonGoldfarb et al.(2001) vergleichen: Am Observatoire de Haute Provence wurden mit Hilfe von Lidar–Messungen die Lage von Zirren bzw. deren Wolkenoberkanten relativ zur Tropopause vermessen. Dabei wurde entdeckt (siehe Figure
0 5 10 15 20 25 30 35 40
−300 −250 −200 −150 −100 −50 0 50
Anzahl der Ereignisse
Druckabweichung relativ zur Tropopause (hPa) Oberkante
Unterkante
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
−6000 −5000 −4000 −3000 −2000 −1000 0 1000
Anzahl der Ereignisse
Höhenabweichung relativ zur Tropopause (m) Oberkante
Unterkante
Abbildung 5.8: Relative H¨aufigkeiten der Lage der Ober– und Unterkanten der
¨ubers¨attigten Schichten relativ zur Tropopause; links: Abweichungen in hPa (pTP−pSchicht, Klassengr¨oße 5 hPa), rechts: Abweichungen in Metern (zSchicht−zTP, Klassengr¨oße 100 m).
4 in Goldfarb et al., 2001), dass die meisten Wolkenoberkanten an der Tropopause lie-gen. Dies entspricht in etwa unserem Maximum etwas oberhalb von 0 hPa (bzw. 0 m) in Abbildung 5.8. Des weiteren wurde in der Arbeit gezeigt, dass die Zirren bevorzugt in der Region zwischen Tropopause und etwa 2.5 km unterhalb davon auftreten und nur ein kleiner Bruchteil in die unterste Stratosph¨are hineinragt. Dies ist konsistent mit unseren Beobach-tungen, außerdem besteht eine gute ¨Ubereinstimmung zwischen den H¨ohenverteilungen der Wolkenoberkanten von Goldfarb et al.(2001) und unseren H¨ohenverteilungen der eis¨ubers¨attigten Schichten.
In Abbildung 5.5 wurde die saisonale Variation der H¨ohenverteilungen von eis¨ubers¨attigten Schichten in absoluten Koordinaten gezeigt (hier Druck, in Abbildung 5.6 dasselbe nur mit der echten H¨ohe z als vertikale Koordinate). Anhand der Abbildung 5.7, in der man die relative Lage der ¨Ubers¨attigungen relativ zur Tropopause ¨uber den gesamten Messzeit-raum sieht, kann man eine zus¨atzliche saisonale Variation erahnen: Die eis¨ubers¨attigten Schichten scheinen im Winter und Fr¨uhling besonders weit von der Tropopause entfernt zu liegen, im Sommer dagegen scheinen die ¨Ubers¨attigungen besonders nahe an die Tropopau-se hin zu gelangen. DieTropopau-ser Eindruck kann durch die H¨ohenverteilung der mittleren H¨ohen der ¨Ubers¨attigungen relativ zur Tropopause (siehe Abbildung 5.9) best¨atigt und genauer quantifiziert werden: In dieser Abbildung werden sowohl die Verteilung f¨ur die gesamten Daten als auch die saisonalen Verteilungen gezeigt. Dabei wird die H¨aufigkeit in einer be-stimmten Druckschicht (jeweils 25 hPa dick) aus der Anzahl der Aufstiege mitRHi≥100%
in dieser Schicht dividiert durch die gesamte Anzahl der Aufstiege in der jeweiligen Periode berechnet. Dabei ergeben sich die in der Tabelle 5.2 zusammengetragenen mittleren
Druck-0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
−300 −250 −200 −150 −100 −50 0 50
Häufigkeit (%)
Druckabweichung relativ zur Tropopause (hPa) MAM
JJA SON DJF Gesamt J−D
Abbildung 5.9: H¨aufigkeitsverteilungen der Lage der eis¨ubers¨attigten Schichten relativ zur Tropopause f¨ur die einzelnen Jahreszeiten. Die Lage relativ zur Tropopause wird in Druck-einheiten angegeben (pTP−pSchicht, in hPa).
Tabelle 5.2: Mittlere Druckabweichungen der eis¨ubers¨attigten Schichten (pTP−pSchicht) zur Tropopause.
Zeitraum MAM JJA SON DJF Gesamt J–D
µ±σ (hPa) −92±58 −59±39 −75±54 −96±63 −84±58
abweichungen von eis¨ubers¨attigten Schichten von der Tropopause (mit 1σ–Fehlern). Hier sieht man einen deutlichen Unterschied zwischen Sommer und den restlichen Jahreszeiten:
Zum einen ist im Sommer der relative Abstand der eis¨ubers¨attigten Schichten von der Tropopause besonders gering, zum anderen ist die Schicht, in der ¨ublicherweise Zirren und ISSRs auftreten im Sommer besonders d¨unn. Diese Unterschiede sind via eines t-Tests auch statistisch signifikant. Außerdem bleibt dieses Ergebnis in seiner Qualit¨at erhalten, wenn man die ¨ublichen statistischen Fehler aus Abschnitt 5.1 f¨ur die relative Feuchte zul¨asst.
Bemerkung: Dieses Ergebnis kann nicht durch die saisonale H¨ohenvariation der Tropo-pause erkl¨art werden. Tats¨achlich werden die Schwankungen der eis¨ubers¨attigten Schichten (Dicke der Schicht f¨ur das potentielle Auftreten und relativer Abstand zur Tropopause) durch die Schwankungen der Tropopause nicht aufgehoben sondern in gewisser Weise so-gar verst¨arkt. Denn normalerweise liegt die Tropopause im Sommer besonderes hoch. Zu diesem Zeitpunkt rutschen die ¨Ubers¨attigungen aber besonders nahe an die Tropopause heran, d.h. die absolute H¨ohenverschiebung der ¨Ubers¨attigungen wird dadurch eigentlich verst¨arkt.