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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-44862
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2010/4486/


Teleconnections for precipitation

Telekonnektionen für Niederschlag

Bothe, Oliver

pdf-Format:
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SWD-Schlagwörter: Meteorologie , Klimatologie , Telekonnektion , Niederschlag , Klimaänderung , Zentralasien , Ostasien , Sommermonsun , Dynamik , Dürre , Hochwasser
Freie Schlagwörter (Deutsch): Standardisierter Niederschlagsindex , Rossby Wellenzug
Freie Schlagwörter (Englisch): teleconnections , precipitation , Asia , summer monsoon , standardized precipitation index
Basisklassifikation: 38.85 , 38.80 , 38.82
Institut: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Fraedrich, Klaus (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.01.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 16.02.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Die Grundannahme, dass großskalige Einflussfaktoren ein solch räumlich und zeitlich kleinskaliges, verhältnismäßig schlecht beobachtetes und unzureichend vorhersagbares Phänomen wie Niederschlag auf größeren räumlichen und längeren zeitlichen Skalen partiell bestimmen, wird untersucht anhand asiatischer Gebirgsregionen und Einzugsgebieten asiatischer Flüsse. Im Fokus stehen Auswirkungen der sommerlichen atmosphärischen Variabilität im atlantisch-europäischen Raum auf einer monatlichen Zeitskala. Die Identifikation und Bewertung der Fernwirkungen, sogenannter Telekonnektionen, erfolgt mittels der Betrachtung der zeitlichen und räumlichen Kovariabilität standardisierter, räumlich gemittelter Niederschlagszeitreihen, der systematischen Untersuchung der Variabilität des Zonalwindes in Zentralasien und der Lokalisierung dynamischer Einflussfaktoren in zusammenschauenden Studien einzelner Klimafaktoren. Basierend auf regionalen Zeitreihen und nord-hemisphärischen Feldern des Niederschlags wird die zeitliche Kovariabilität zwischen verschiedenen Regionen in Südost- und Zentralasien und bekannten nordhemisphärischen atmosphärischen wie ozeanischen Indizes studiert. Dies erfolgt für die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts. Zeitliche Trends in Mittel und Varianz der standardisierten Zeitreihen stimmen in bestimmten Perioden für Niederschlag und einzelne Muster-Indizes überein, während sie in anderen Perioden keine Gemeinsamkeit zeigen. Dies erschwert Bemühungen, Prediktoren für
Niederschlagsmuster zu bestimmen. Für das tibetanische Plateau und weitere zentralasiatische Regionen lässt sich ein nennenswerter Anteil der Variabilität des standardisierten, räumlich gemittelten Niederschlags erklären durch die Struktur des die zentralasiatischen Gebirge anströmenden zonalen Winds. Diese zonale Anströmung unterliegt im Laufe des Jahres unterschiedlichen zeitlich und räumlich variierenden Einflüssen sowohl tropischer Wärmequellen
wie außertropischer atmosphärischer Variabilitätsmuster. Für das tibetanische Plateau werden in Modelldaten sowie mit Beobachtungs- und Re-Analyse-Daten Wellenzüge beobachtet, die, ausgehend vom Nordatlantik, Monate schwerer und extremer Trockenheit oder schwer und extrem erhöhter Niederschläge beeinflussen. Diese Wellenzüge nehmen besonders in feuchten Monaten eine zonale Zugbahn durch die Mittelmeer-Region ein, während sie in trockenen Monaten ihren Ursprung in einem anomalen Hoch über Skandinavien haben und von dort eine süd-östlich gerichtete atmosphärische Brücke nach Ostasien bilden. Die aufgezeigten Brücken zwischen Nordatlantik und Ostasien sowie ihre Variabilität ermöglichen eine klarere Abschätzung der relativen Bedeutung regionaler und großskaliger Einflüsse auf die sommerliche asiatische (Monsun-)Zirkulation. Dies ist relevant für die Abschätzung gegenwärtiger und zukünftiger monatlicher und saisonaler Niederschläge in ihrer ökonomischen, sozialen und ökologischen Bedeutung für die Staaten und Bevölkerungen Asiens.
Kurzfassung auf Englisch: The following basic assumption is studied regarding Asian mountain regions and catchments of Asian rivers: Precipitation as spatially and temporally small-scale, relatively poorly observed and insufficiently predictable phenomenon is on larger spatial and longer temporal scales to some extent determined by large-scale influences. The focus is on impacts of the atmospheric variability in the Atlantic-Europe region on a monthly time scale in boreal summer. The identification and evaluation of remote interactions, that is to say teleconnections, is carried out in a study of the temporal and spatial covariability of standardised, spatially averaged precipitation time series, the systematic
examination of the zonal wind variability in central Asia and the detection of dynamical influences in composite studies of single climate variables. The temporal covariability of different regions in south-east and central Asia and known northern hemispheric atmospheric and oceanic teleconnection indices is studied based on regional time series and northern hemispheric fields of precipitation. Data spans the second half of the 20th century. Temporal trends in mean and variance of the standardised indices match for precipitation and single pattern-indices for certain periods, but differ completely for other time-ranges. This hampers efforts to identify predictors for precipitation patterns. For the Tibetan Plateau and further regions in central Asia it is found, that the structure of the zonal wind upstream of the Asian mountain range explains a noteworthy part of the variability of the standardised spatially averaged precipitation. The zonal inflow is following the calendar subject to temporally and spatially varying influences of tropical heating and extratropical atmospheric variability patterns. Considering Tibetan Plateau precipitation, wave trains are found in model-data and in observational and re-analysis data. Originating in the north Atlantic, these wave trains impact months of severe and extreme dryness or severe and extreme wetness. In months of wetness the wave patterns assume a zonal orientation across the Mediterranean. In dry months their origin is an anomalous high over Scandinavia, and they subsequently build an atmospheric bridge that stretches south-eastward to east Asia. The displayed bridges between the north Atlantic and east Asia as well as their variability allow a better estimation of the relative importance of regional and large-scale influences on the summertime Asian (monsoon) circulation. This is of importance for an
assessment of present and future monthly and seasonal precipitation in their economic, social and ecological meaning for Asian states and their human populations.

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