Quasi-Zweijährige-Oszillation (QBO)

Zehn Jahre QBOTobias Kerzenmacher

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Das Institut für Meteorologie und Klimaforschung am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) freut sich darüber, die Berliner QBO-Datenreihe der ehemaligen AG Atmosphärendynamik (Stratosphärengruppe) fortsetzen zu können. Die Berechnung der QBO am KIT erfolgt weiterhin mit dem an der FU Berlin entwickelten Analyseverfahren, so dass die FUB-QBO Datenreihe konsistent in die Zukunft fortgesetzt wird.

Die QBO ist eine annähernd zweijährige Schwingung des zonalen Windes in der unteren und mittleren tropischen Stratosphäre. Das heißt, dass sich zwischen 100 hPa und 10 hPa Westwinde mit Ostwinden abwechseln. Die Periode dieser Schwingung schwankt zwischen 22 und 34 Monaten. Im Mittel beträgt sie 27 Monate.

Die ersten Datenanalysen, die auf die Existenz des oszillierenden zonalen Windes hinwiesen, wurden von Graystone (1959), Ebdon (1960) and Reed et al. (1961) durchgeführt. Die Theorie der QBO wurde von Lindzen und Holton(1968)  und Holton und Lindzen (1972) aufgestellt.

Ausführliche Informationen zu allen Aspekten der QBO, ihren dynamischen und globalen Auswirkungen, können in dem Review-Artikel von Baldwin et al. (2001) gefunden werden. Eine Untersuchung über die Kopplung der tropischen QBO und der globalen stratosphärischen Zirkulation wurde von Marquardt (1998) durchgeführt. 

Datenerfassung

Begleitend zur Erstellung der täglichen synoptischen Analysen stratosphärischer Druckflächen seit 1957 wurden für ausgesuchte Radiosondenstationen in der Nähe des Äquators die täglichen Windbeobachtungen extrahiert.  Die Daten der frühen Jahre wurden aus Datentabellen der Nordhemisphäre gewonnen.

Aus diesen täglichen Werten wurden Monatsmittel für die Druckflächen 70, 50, 40, 30, 20, 15 und 10 hPa berechnet. Der bis 1953 zurückreichende Datensatz wurde erstellt aus der Kombination der Beobachtungen an den Radisondenstationen (qbo.dat):

  • Canton Island    (1967 geschlossen)
  • Gan/ Malediven  (1975 geschlossen)
  • Singapur

Der Datensatz kann als repräsentativ für einen globalen Gürtel in der Nähe des Äquators angesehen werden. Alle Untersuchungen haben bisher gezeigt, dass die QBO-Phasen nur wenig längenabhängig sind. Unsicherheiten während der frühen Jahre in den oberen Flächen sind auf die spärlichen Daten zurückzuführen. Mehr Informationen über die Ausgangsdaten können in Naujokat (1986) gefunden werden.

Ein zweiter Datensatz wird seit 1987 erstellt. Grundlage hierfür sind tägliche vertikale Windprofile der Station Singapur. Es ist damit möglich einen Datensatz mit höherer vertikaler Auflösung zu erhalten, mit den folgenden Druckflächen: 100 (seit 1997), 90, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 12 und 10 hPa (singapore.dat).

Datenzugang

Die beiden Datensätze (Datenformat ASCII) können hier erhalten werden. Die Archive (*.zip und *.tgz) enthalten die Dateien: qbo.dat, singapore.dat, singapore2024.dat:

Aktualisiert bis Oktober 2024.

Bemerkung: Abhängig von Ihrer Browser-Konfiguration kann es dazu kommen, dass die Daten-Dateien durch die Dateiendung .dat der Anwendung Quicktime zugeordnet werden. Bitte benutzen Sie in diesem Fall die Möglichkeit die Dateien zunächst auf Ihrer Festplatte zu speichern (rechte Maustaste, Ziel speichern unter ...) und sie dann mit einem Texteditor zu öffnen.

Struktur der QBO

Der Zeit-Höhen-Schnitt in Abb. 1, der aus diesen Daten erstellt wurde, zeigt die beobachtete Struktur der QBO in äquatorialen Breiten:

  • sich abwechselnde Ost- und Westwind-Regime breiten sich mit der Zeit von Oben nach Unten aus;
  • das Westwind-Regime breitet sich schneller und regelmäßiger aus als das Ostwind-Regime;
  • der Übergang zum Ostwind-Regime verzögert sich oft zwischen 30 und 50 hPa;
  • Ostwinde sind im Allgemeinen stärker (30 - 35 m/s) als die Westwinde (15 - 20 m/s);
  • die maximalen Amplituden beider Phasen sind typischerweise in 20 hPa zu beobachten;
  • die durchschnittliche Periode beträgt 27 Monate;
  • sowohl die Periode, als auch die Amplituden können beträchtlich von Zyklus zu Zyklus variieren.

Referenzen

Baldwin, M. P., L. J. Gray, T. J. Dunkerton, K. Hamilton, P. H. Haynes, W. J. Randel, J. R. Holton, M. J. Alexander, I. Hirota, T. Horinouchi, D. B. A. Jones, J. S. Kinnersley, C. Marquardt, K. Sato, and M. Takahashi, 2001: The Quasi-Biennial Oscillation. Reviews of Geophys., 39, 179-229.

Ebdon, R. A., 1960: Notes on the wind flow at 50 mb in tropical and sub-tropical regions in January 1957 and January 1958. Q. J. Roy. Met. Soc., 86, 540-542.

Graystone, P., 1959: Meteorological office discussion on tropical meteorology. Met. Magazine,  88, 117.

Holton, J. R. and R. S. Lindzen (1972): An updated theory for the quasi-biennial cycle of the tropical stratosphere. J. Atmos. Sci., 29 , 1076-1080.

Lindzen, R. S. and J. R. Holton (1968): A theory of the Quasi-Biennial Oscillation of the tropical stratosphere. J. Atmos. Sci., 25, 1095-1107.

Marquardt, C. and B. Naujokat, 1997: An update of the equatorial QBO and its variability. SPARC Melbourne, WMO/TD-NO. 814, 87-90.

Marquardt, C., 1998: Die tropische QBO und dynamische Prozesse in der Stratosphäre. PhD Thesis, Met. Abh. FU-Berlin, Serie A, Band 9/Heft 4, Verlag Dietrich Reimer Berlin, 260 S.

Naujokat, B., 1986: An update of the observed quasi-biennial oscillation of the stratospheric winds over the tropics. J. Atmos. Sci., 43, 1873-1877.

Reed, R. J., Reiter, E. R., & Sheretz, D., 1961: The structure and dynamics of the upper troposphere and lower stratosphere at 30°N. Journal of the Atmospheric Sciences, 18(5), 403-420.

Kontakt

Fragen über die QBO Datenreihe bitte an: Tobias Kerzenmacher (kerzenmacher∂kit.edu).

Danksagung

Dieser Datensatz hat viele Autoren. Ursprünglich wurde er von Barbara Naujokat erstellt, die in der Arbeitsgruppe von Karin Labitzke gewirkt hat. Später wurde das Projekt von Markus Kunze fortgeführt. Die neuen Radiosondendaten wurden von Pei Yi Leong und Dahlan SAMUBARI zur Verfügung gestellt.