In Erweiterung der Arbeiten von Gierens et al.(2000) sollen nun noch einmal globa-le H¨aufigkeitsverteilungen von ISSRs aus den MOZAIC–Daten aus dem Zeitraum 1995 bis 1999 erstellt werden. Diese Verteilungen werden in Abschnitt 4.3 genauer mit den Verteilun-gen aus den MLS–Daten (Abschnitt 4.1) verglichen. Dazu werden die MOZAIC–MessunVerteilun-gen zun¨achst wieder auf ein Gauß’sches Gitter verteilt, das einer spektralen T42–Aufl¨osung
ent-spricht. Allerdings gibt es ein Problem mit der Bestimmung der H¨aufigkeit von ISSRs f¨ur eine Masche (insbesondere auch bez¨uglich der Vergleichbarkeit mit den MLS–Verteilungen:
Bei den MLS–Daten wurde einfach die H¨aufigkeit von ISSRs pro Masche dadurch be-rechnet, indem man die Anzahl der gemessenen ¨Ubers¨attigungen pro Gesamtmessungen in dieser Masche betrachtet hatte. Allerdings ist das FOV einer einzelnen MLS–Messung von ¨ahnlicher Gr¨oßenordnung wie die horizontale Ausdehnung eines Gitterpunktes. Damit wurde in diesem Sinn eine Art Mittelwert ¨uber das ganze FOV bzw. ¨uber die ganze Ma-sche genommen und man kann den Wert als Vorkommensh¨aufigkeit von ISSRs in dieser betrachteten Masche interpretieren.
Die MOZAIC–Daten bestehen aus Messungen in situ (jeder Messpunkt entspricht einem Mittelwert ¨uber 1 min), d.h. alle 15 km wird ein Messwert genommen. Wenn man nun f¨ur einen Gitterpunkt wieder die H¨aufigkeit aus der Anzahl der ¨ubers¨attigten Messungen pro Gesamtanzahl der Messungen berechnet, erh¨alt man somit eine Art Mischung aus der echten H¨aufigkeit von ISSRs pro Masche und des mittleren Bedeckungsgrades f¨ur ISSRs von dieser Masche. Der Bedeckungsgrad ist dabei der Bruchteil der Masche, der ¨ublicherweise bei Zirrusbedeckung mit Zirrus gef¨ullt ist (dies entspricht im wesentlichen dem englischen Begriff “amount when present”). Dies kommt daher, da mehrere Messungen von MOZAIC hintereinander in einer Masche auftreten k¨onnen (dieser Fall ist sogar sehr wahrscheinlich, da der Abstand zwischen zwei Messungen ca. 15 km betr¨agt, eine Masche aber z.B. in den mittleren Breiten eine Abmessung von ca. 200×300 km2 besitzt). Damit ist man in der Lage, eigentlich die Gr¨oße einer ISSR, falls vorhanden, in der Masche zu bestimmen und dieser Gr¨oßenfaktor (im wesentlichen die Bedeckung) ginge dann in die H¨aufigkeit ein, wenn man diese so wie bei den MLS–Daten bestimmten w¨urde. Diese beiden Gr¨oßen (aus MLS und MOZAIC) haben dann aber nicht mehr allzuviel miteinander zu tun und ein Vergleich zwischen ihnen ist nicht aussagekr¨aftig.
Um eine Vergleichbarkeit zwischen beiden globalen Verteilungen einigermaßen zu gew¨ahrleisten, wurden die H¨aufigkeiten aus den MOZAIC–Daten in folgender Weise be-rechnet: Man betrachtet f¨ur jeden einzelnen Flug die Maschen, die bei diesem getroffen werden. Jede einzelne getroffene Masche wird in der Gesamtstatistik nur einfach gewertet, egal wieviele Messungen in dieser Masche erfolgt sind; allerdings ist es m¨oglich, eine Schran-ke einzuf¨uhren, um nur solche Ereignisse zu z¨ahlen, bei denen mindestens C Messungen in dieser Masche erfolgt sind. Falls nun von diesen Messungen in dieser Masche nur eine eis¨ubers¨attigt war, wird die Masche als eis¨ubers¨attigt gewertet. Die beiden Z¨ahler f¨ur jede Masche werden f¨ur alle Daten bzw. Fl¨uge aufsummiert und am Schluss wird der Quoti-ent daraus gebildet. Es werden f¨ur die Globalstatistik nur Maschen ber¨ucksichtigt, die mit einer gewissen Mindestanzahl von Gesamtwertungen vertreten sind (f¨ur die Gesamtstati-stik ist diese Schranke 40, f¨ur die saisonalen StatiGesamtstati-stiken 20). Damit erh¨alt man nun eine echte H¨aufigkeit von ISSRs pro einer Masche, die man auch mit den MLS–Daten sp¨ater vergleichen kann. Die Datenl¨ucken sind wie ¨ublich weiß dargestellt.
Die Sensitivit¨at der globalen Statistik bez¨uglich der ¨Anderungen von C sind sehr gering:
Tats¨achlich zeigen sich keinerlei qualitative Unterschiede bei der Variation der Konstante
175–275 hPa
180˚
180˚
-150˚
-150˚
-120˚
-120˚
-90˚
-90˚
-60˚
-60˚
-30˚
-30˚
0˚
0˚
30˚
30˚
60˚
60˚
90˚
90˚
120˚
120˚
150˚
150˚
180˚
180˚
-90˚ -90˚
-60˚ -60˚
-30˚ -30˚
0˚ 0˚
30˚ 30˚
60˚ 60˚
90˚ 90˚
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Wahrscheinlichkeit (%)
175–225 hPa
180˚
180˚
-150˚
-150˚
-120˚
-120˚
-90˚
-90˚
-60˚
-60˚
-30˚
-30˚
0˚
0˚
30˚
30˚
60˚
60˚
90˚
90˚
120˚
120˚
150˚
150˚
180˚
180˚
-90˚ -90˚
-60˚ -60˚
-30˚ -30˚
0˚ 0˚
30˚ 30˚
60˚ 60˚
90˚ 90˚
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Wahrscheinlichkeit (%)
225–275 hPa
180˚
180˚
-150˚
-150˚
-120˚
-120˚
-90˚
-90˚
-60˚
-60˚
-30˚
-30˚
0˚
0˚
30˚
30˚
60˚
60˚
90˚
90˚
120˚
120˚
150˚
150˚
180˚
180˚
-90˚ -90˚
-60˚ -60˚
-30˚ -30˚
0˚ 0˚
30˚ 30˚
60˚ 60˚
90˚ 90˚
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Wahrscheinlichkeit (%)
Abbildung 4.5: Globale H¨aufigkeitsverteilung von ISSRs aus den MOZAIC–Daten:
oben:175–275 hPa, mitte: 175–225 hPa, unten: 225–275 hPa. Fehlende Werte sind weiß dargestellt.
C im Bereich 0 ≤ C ≤ 10. Im Abschnitt 4.3 werden die beiden globalen Verteilungen aus MLS und MOZAIC–Daten miteinander korreliert. Dabei stellt man ebenfalls fest, dass die ¨Anderungen in C sich nicht auf die Regressionskoeffizienten sowie die Steigung der Regressionsgeraden auswirkt, d.h. diese beiden Gr¨oßen sind sehr robust gegen¨uber diesen Anderungen. Allerdings ¨andert sich die Konstante in der Gleichung der Regressionsgeraden¨ und nimmt mit einem Anstieg von C leicht zu.
Aus diesen Betrachtungen heraus ist es gerechtfertigt, dass man tats¨achlich jede, auch jede nur gestreifte Masche z¨ahlt und somit die Konstante C = 0 setzt. Insbesondere bleiben wesentlich mehr Gitterpunkte in der globalen Verteilung zum Vergleich ¨ubrig.
Es wurden nun mit diesem H¨aufigkeitsbegriff globale Verteilungen f¨ur die Gesamtdaten (Druckbereich 175 bis 275 hPa) sowie f¨ur die beiden Teilschichten 175 bis 225 hPa und 225 bis 275 hPa erstellt. Diese werden in der Abbildung 4.5 pr¨asentiert. Auf allen drei Bildern sieht man im wesentlichen dieselben Strukturen, nur unterschiedlich stark ausgepr¨agt, was etwas mit den einzelnen Druckschichten und der dadurch erfolgten Auswahl der Daten zu tun hat. Zun¨achst wird nun die Darstellung (Abbildung 4.5 oben) der gesamten Daten beschrieben, anschließend kommen die Abweichungen in den beiden d¨unneren Teilschichten:
Auf der gesamten Schicht ist ein Maximum ¨uber Zentralafrika zu sehen, dieses scheint mit einem Band von h¨oheren H¨aufigkeiten nahe des ¨Aquators verbunden; so k¨onnte man jedenfalls die erh¨ohten H¨aufigkeiten nahe S¨udamerika deuten. Dagegen sind ¨uber Nord– und S¨udafrika sowie im Mittelmeerraum ¨außerst geringe H¨aufigkeiten von ISSRs anzutreffen. Im Nordatlantikkorridor dagegen liegen ¨uber der atlantischen Sturmbahn erh¨ohte H¨aufigkeiten vor, n¨ordlich davon (nahe Gr¨onland bzw. ¨uber Kanada) kommen ISSRs eher seltener vor.
In der Darstellung der Teilschicht 175 bis 225 hPa (Abbildung 4.5 mitte) ist im wesentlichen dieselbe Struktur zu erkennen, allerdings liegt diese Druckschicht in den mittleren Breiten schon oft oberhalb der Tropopause, daher kommen hier wesentlich geringere H¨aufigkeiten f¨ur ISSRs vor als f¨ur die tiefere Schicht. Daher ist insbesondere die atlantische Sturm-bahn nicht so deutlich durch erh¨ohte H¨aufigkeiten von ISSRs auszumachen. Ebenso sind die Bereiche ¨uber Rußland deutlich seltener mit ISSRs ausgestattet. Dagegen bleiben die Strukturen und auch die H¨aufigkeiten in den Tropen praktisch gleich.
In der Darstellung der Teilschicht 225 bis 275 hPa (Abbildung 4.5 unten) werden wesent-lich mehr eis¨ubers¨attigte Regionen registriert, als in der h¨oheren Schicht. Dabei zeichnet sich insbesondere die atlantische Sturmbahn sehr sch¨on ab. Außerdem ist auch Europa durch wesentlich h¨ohere H¨aufigkeiten f¨ur ISSRs ausgezeichnet, sowie auch die Gebiete ¨uber Rußland.
Es ist weiter noch m¨oglich, die Daten nach Jahreszeiten aufzuspalten und auch davon die H¨aufigkeitsverteilungen zu plotten. Tats¨achlich sieht man auch hier gewisse saisonale Ver-schiebungen; allerdings sind diese nur schwer zu erkennen und zu interpretieren, da die Daten leider nur f¨ur die Langstreckenflugkorridore vorliegen. Daher sollen diese Verteilun-gen nur erw¨ahnt aber nicht mehr weiter beschrieben werden.
Zus¨atzlich wurde noch die mittlere H¨aufigkeit von eis¨ubers¨attigten Regionen f¨ur alle
Tabelle 4.3: Globale und regionale mittlere H¨aufigkeiten f¨ur ISSRs (PISSR, in %) aus den MOZAIC–Daten f¨ur die drei Druckschichten 175–225 hPa, 225–275 hPa und 175–275 hPa.
Region 175–225 hPa 225–275 hPa 175–275 hPa
Gesamt 10.5 16.2 13.8
extratr. NH 10.0 17.0 13.9
Tropen 13.6 12.5 12.9
MOZAIC–Daten berechnet, dabei werden wieder die beiden geographischen Regionen Nord-hemisph¨are und Tropen unterschieden. Die entsprechenden mittleren H¨aufigkeiten sind in der Tabelle 4.3 zusammengestellt. Hier sieht man in den Mittelwerten wiedergegeben, was sich schon qualitativ in den Bildern der verschiedenen Schichten angedeutet hat: In der n¨ordlichen Hemisph¨are sind ISSRs wesentlich h¨aufiger in der tieferen Schicht (225 bis 275 hPa), als in der h¨oheren (175 bis 225 hPa) anzutreffen. In den Tropen dagegen gibt es keine signifikanten Unterschiede in der H¨aufigkeit von ISSRs auf beiden Schichten; hier tre-ten zwar ISSRs etwas h¨aufiger auf der h¨oheren Schicht auf, diese Aussage ist aber statistisch nicht belastbar. Die Unterschiede in den Verteilungen r¨uhren, wie schon oben erw¨ahnt, wahrscheinlich daher, dass in der Nordhemisph¨are die Druckschicht 175 bis 225 hPa oft schon in der Stratosph¨are liegt, in der relative Feuchten ¨uber 100%RHi wesentlich seltener sind als in der Troposph¨are (man beachte dazu die Verteilungen der relativen Feuchte, z.B.
Abbildung 3.3, S. 21). In den Tropen dagegen liegt die Tropopause im klimatologischen Mittel oberhalb der gesamten betrachteten Druckschicht (175 bis 275 hPa). Daher kann man erwarten, dass auf beiden Druckschichten (175 bis 225 und 225 bis 275 hPa) in etwa gleich viele ISSRs auftreten, da sich die H¨aufigkeiten f¨ur hohe relative Feuchten f¨ur die verschiedenen Schichten nicht stark unterscheiden (siehe dazu auch die Verteilungen der tropischen Daten in den Abbildungen 3.3 und 3.4 sowie die Steigungen der “tropischen”
RHi–Verteilungen in den Tabellen 3.5 und 3.6).