Stuttgart, Univ., Studienarb., 2005.

Zugl.: Hamburg, Univ., Diss., 2008

Zugl.: Hannover, Universiẗat, Diss., 1993.

Universiẗat, Diss., 2002--Bremen.

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Dresden.

Zugl.: Hamburg, Univ., Diss., 2008 / Lizenzpflichtig

Ensemble calculations for the period from 2000 to 2010 were carried out with the middle and upper atmosphere model (MUAM), and an analysis of the quarterdiurnal tide is performed. The global temporal and latitudinal distributions of the quarterdiurnal tide are modeled with MUAM, and their forcing mechanisms are examined. The quarterdiurnal tides show a similar distribution over the year in the northern and southern hemisphere, with maxima of the amplitude in late winter and spring as well as in autumn. In the latitude-height distribution is also shown that the largest amplitudes of the quarterdiurnal tide are seen at midlatitudes. Due to the decreasing density with height, there is a general increase of the tidal amplitudes with height. The results of the forcing analyses show that direct solar forcing is most important, but also that non-linear forcing and gravity wave interaction with other tides have a non-negligible influence on the quarterdiurnal tide in the middle and upper atmosphere. / Mit dem Modell für die mittlere und obere Atmosphäre MUAM wurden Ensemble-Berechnungen für den Zeitraum 2000 bis 2010 durchgeführt und die vierteltägigen Gezeiten analysiert. Es wird auf die globale zeitliche und räumliche Verteilung der vierteltägigen Gezeiten eingegangen und deren Anregungsmechanismen untersucht. Die vierteltägigen Gezeiten zeigen einen ähnlichen Verlauf über das Jahr auf der Nord- und Südhalbkugel mit Maxima der Amplitude im späten Winter und Frühjahr sowie im Herbst. Ein ähnliches Bild zeigt sich auch für die Verteilung im Breiten-Höhen-Schnitt, wo die größten Amplituden der vierteltätigen Gezeiten in den mittleren Breiten zu finden sind. Aufgrund der abnehmenden Dichte mit der Höhe ist eine allgemeine Zunahme der Amplituden mit der Höhe zu beobachten. Es zeigte sich, dass der direkte solare Antrieb am stärksten ausgeprägt ist, aber auch, dass der nichtlinearer Antrieb und die Interaktion von Schwerewellen mit anderen Gezeiten einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die vierteltägigen Gezeiten in der mittleren und oberen Atmosphäre haben.

Techn. Universiẗat, Diss, 2005--Hamburg-Harburg.

The mesopause region monthly mean winds and semidiurnal tidal amplitudes and phases over Central Europe in the height range between 85-105 km have been measured at Collm Observatory continuously since September 1982. The regular annual cycle of the semidiurnal tidal amplitudes show in all cases maximum values during late August and September. In contrast to that, in autumn 2002 no enhancement of the tidal amplitudes was measured, while the autumn tidal phase transition occurred unusually early. The unexpected behaviour of the semidiurnal tides seems to be connected with a very early autumn transition of the zonal prevailing winds. This suggests that in 2002 the zonal mean winds influence the tidal propagation in a different way than usual. / Die monatlich gemittelten Grundwinde und halbtägigen Gezeiten werden am Collm seit September 1982 im Höhenbereich zwischen 85-105 km gemessen. Der normale Jahresgang der halbtägigen Gezeiten zeigt maximale Amplituden im Winter und vor allem im Spätsommer/Herbst. Dieses Maximum ist im Jahre 2002 nicht zu verzeichnen. Dies ist begleitet von einer ungewöhnlich frühen Phasenänderung von der Sommer- zur Winterposition. Das Verhalten der Gezeiten scheint mit einer sehr frühen Änderung des zonalen Grundwindes vom Sommer- zum Winterregime verbunden zu sein, so dass die Anomalie der mittleren Zirkulation für die Gezeitenanomalie verantwortlich zu sein scheint.

Lake Vostok, der größte der über 70 subglazialen Seen in der Antarktis, ist derzeit einer der Forschungsschwerpunkte der geowissenschaftlichen Polarforschung. Der See erstreckt sich unter einer 4 000 m dicken Eisschicht auf über 250 km Länge mit einer Wassertiefe von bis zu 1 000 m. Ziel der hier vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses der Gezeiten auf den Wasserstand des Sees, die eine bisher nicht betrachtete Komponente in der Zirkulation im See darstellen. Auf Grund seiner Ausdehnung ist das Gezeitenpotential an verschiedenen Punkten auf dem See nicht gleich, sondern weist differentielle Unterschiede auf. Unter der Annahme, dass sich die Seeoberfläche entlang einer Äquipotentialfläche ausrichtet, ergeben sich Gleichgewichtsgezeiten des Sees mit Amplituden von bis zu 4,6 mm für die größte ganztägige Tide K1 und 1,8 mm für die größte halbtägige Tide M2. Differenzen des Luftdruckes zwischen Nord- und Südteil des Sees rufen zusätzlich einen differentiellen inversen Barometer-Effekt hervor. Der inverse Barometer-Effekt besitzt im wesentlichen die spektralen Eigenschaften eines roten Rauschens. Die Variationen erreichen bis zu +/- 20 mm. Zum messtechnischen Nachweis derartiger Höhenänderungen an der Eisoberfläche über dem See wurden drei unterschiedliche Verfahren herangezogen. Differentielle GPS-Messungen zwischen einem Punkt auf aufliegendem Eis und einem zweiten in der südlichen Seemitte bestätigen die Modellvorstellungen und zeigen sowohl mit der Luftdruckdifferenz korrelierte Höhenänderungen als auch Höhenänderungen mit ganz- und halbtägigen Perioden. Die SAR-Interferometrie als flächenhaft arbeitende Methode zur Bestimmung von Höhenänderungen lässt den räumlichen Verlauf der Deformation erkennen. Dabei zeigt sich, dass sich die Aufsetzzone auf dem etwa 50 km breiten See bis in die Seemitte ersteckt. Erdgezeitenregistrierungen, die im Jahr 1969 in der Station Vostok durchgeführt wurden, zeigen zwar Auffälligkeiten wie etwa einen stark erhöhten Luftdruckregressionskoeffzienten und einen Phasenvorlauf der K1-Tide, diese können jedoch nicht eindeutig als Resultat von Höhenänderungen der Seeoberfläche identifiziert werden. Auf Grund der Lage der Station Vostok nahe dem Ufer des Sees ist die Deformation dort schon stark gedämpft. Die zu erwartenden Effekte liegen daher unterhalb der Auflösung der damaligen Messungen. Damit sind die theoretischen Grundvorstellungen über die Reaktion des subglazialen Sees auf Gezeiten- und Luftdruckanregungen herausgearbeitet, sowie diese Effekte mit zwei unabhängigen und komplementären Messverfahren nachgewiesen. / Lake Vostok, the largest of more than 70 subglacial lakes in the Antarctic, is one of the prominent topics of recent geoscientific polar research. The lake extends beneath the 4,000 m thick ice sheet to a length of more than 250 km with a water depth of up to 1,000 m. This thesis aims to investigate the influence of tides on the lake level which has not been considered so far in the discussion of water circulation within the lake. Due to the extent of the lake the tidal potential at different positions on its surface is not equal but exhibits a differential effect. Under the assumption of the lake level to be parallel to an equipotential surface the equilibrium tides of the lake yield amplitudes of up to 4.6 mm for the largest diurnal tidal constituent K1 and 1.8 mm for the largest semi-diurnal wave M2. In addition, differences in air pressure between the northern and the southern part of the lake result in a differential inverse barometric effect. This effect shows red noise characteristics with variations of up to +/- 20 mm. Three different types of measurements were used to verify corresponding height changes of the ice surface above the lake. Differential GPS measurements between one station on grounded ice and one in the southern centre of the lake confirm the concept and show height changes correlated to air pressure differences as well as changes with diurnal and semi-diurnal periods. SAR interferometry as a spatial method to determine height changes reveals the areal extent of the deformation with a grounding zone extending to the centre of the about 50 km wide lake. Gravimetric earth tide data recorded at Vostok Station in 1969 show pecularities such as an increased regression with air pressure and a phase lead of the K1 tide. However, these effects cannot be explicitly attributed to height changes of the lake surface. Due to the position of the station near the edge of the lake the effect is highly attenuated and below the noise level of these measurements. This work introduces the concept of the response of the subglacial lake to the tidal potential and to air pressure forcings and presents evidence for the effect by two different techniques proving the validity of the model.