A mechanistic global circulation model is used to simulate the mesospheric and lower thermospheric circulation during austral winter. The model includes a gravity wave (GW) parameterization that is initiated by prescribed GW parameters in the troposphere. In standard configuration, these waves are described by a simple distribution with large amplitudes in the winter hemisphere and small ones in summer. Here we replace this distribution by a more realistic one, which is based on observations of potential GW energy using GPS radio occultations, but which is normalized to the same global mean amplitude. The model experiment shows that this new gravity wave distribution leads to weaker zonal winds in the mesosphere, a downward shift of the meridional poleward mesospheric wind jet, enhanced downwelling in the mid-to-high-latitude winter mesosphere and warming of the polar stratopause. / Ein globales mechanistisches Zirkulationsmodell wird verwendet um die Dynamik der Mesosphäre und unteren Thermosphäre im Südwinter zu simulieren. Das Modell beinhaltet eine Schwerewellenparametrisierung die durch eine vorgeschriebene Schwerewellenverteilung in der oberen Troposphäre angetrieben wird. In der Standardkonfiguration besteht diese aus einer einfachen zonal gemittelten Verteilung mit größeren Amplituden im Winter als im Sommer. Wir ersetzen diese Verteilung durch eine realistischere, die auf der beobachteten globalen Verteilung der potentiellen Energie von Schwerewellen basiert und auf die gleiche global gemittelte Amplitude normiert wird. Das Modellexperiment zeigt, dass die neue Schwerewellenverteilung zu schwächeren zonalen Winden in der Mesosphäre, einer Verschiebung des meridionalen Jets nach unten, verstärkten Abwinden in der Mesosphäre mittlerer und höherer Breiten im Winter, und einer Erwärmung der polaren Winterstratopause führt.

Ein neues Schema für die Parametrisierung der Schwerewellen und ihres Einflusses auf die mittlere Atmosphäre ist für COMMA-LIM (COlogne Model of the Middle Atmosphere - Leipzig Institute for Meteorology) übernommen worden. Während das bisher in COMMA-LIM genutzte aktualisierte Lindzen-Schema (Lindzen, 1981) die Ausbreitung und das Brechen einzelner Wellen berechnet, geht das Warner und McIntyre-Schema von einem Spektrum der Schwerewellen aus. Beide Schemata gehen von Schwerewellen im mittleren Frequenzbereich zwischen Brunt-Väisäla Frequenz und Rotationsrate der Erde aus (N >> ω >> f). Erste Ergebnisse werden vorgestellt. / A new scheme for the parametrizing of the gravity waves and their impact on the mean circulation of the middle atmosphere has been adapted to COMMA-LIM (COlogne Model of the Middle Atmosphere - Leipzig Institute for Meteorology). The current version based on the Lindzen-scheme (Lindzen, 1981) calculates the propagation and breaking of 48 single waves while the new Warner and McIntyre - scheme uses a spectral approach of gravity waves. Both schemes are based on the medium frequency approach locating the gravity waves between the Brunt-Väisälä-frequency and the rotation rate of the earth ((N >> ω >> f). First results are presented.

In the height range 10–30 km atmospheric gravity waves lead to periodic perturbations of the background temperature field in the order of 2-3 K, that are resolved in temperature profiles derived from radio occultation measurements. Due to the spherical symmetry assumption in the retrieval algorithm and the low horizontal resolution of the measurement damping in the amplitude and phase shift of the waves occurs leading to remarkable errors in the retrieved temperatures. The influence of the geometric wave parameters and the measurement geometry on plane gravity waves in the range 100-1000 km horizontal and 1-10 km vertical wavelength is investigated with a 2D model ranging ±1000 km around the tangent point and 10-50 km in height. The investigation shows, that with radio occultation measurements more than 90 % of the simulated waves can be resolved and more than 50% with amplitudes above 90%. But the geometrical parameters cannot be identified, since one signal can be attributed to different combinations of wave parameters and view angle. Even short waves with horizontal wavelengths below 200 km can be derived correctly in amplitude and phase if the vertical tilt is small or the view angle of the receiver satellite is in direction of the wave crests. / Atmosphärische Schwerewellen führen im Höhenbereich 10-30 km zu periodischen Störungendes Hintergrundtemperaturfeldes in der Größenordnung von 2-3 K, die in Temperaturprofilen aus Radiookkultationsmessungen aufgelöst werden. Aufgrund der sphärischen Symmetrieannahme im Retrievalverfahren und durch die niedrige horizontale Auflösung des Messverfahrens werden Phasenverschiebungen und Dämpfung der Amplitude verursacht, die zu beachtlichen Fehlern bei den abgeleiteten Temperaturen führen. Der Einfluss der geometrischen Wellenparameter und der Messgeometrie auf ebene Schwerewellen im Bereich 100-1000 km horizontale und 1-10 km vertikale Wellenlänge wird untersucht mit einem 2D-Modell, dass sich auf ein Gebiet von ±1000 km um den Tangentenpunkt und von 10-50 km in der Höhe erstreckt. Die Untersuchung zeigt, dass mit Radiookkultationsmessungen mehr als 90% der simulierten Wellen aufgelöst werden und mehr als 50% mit Amplituden oberhalb von 90% der ursprünglichen. Die geometrischen Parameter können jedoch nicht aus Einzelmessungen abgeleitet werden, da ein Signal zu verschiedenen Kombinationen von Wellenparametern und Sichtwinkel zugeordnet werden kann. Auch relativ kurze Wellen mit horizontalen Wellenlängen unterhalb von 200 km können korrekt in der Amplitude und Phase aufgelöst werden, falls die Neigung des Wellenvektors gegen die vertikale gering ist oder der Sichtwinkel des Empfängersatelliten in Richtung der Wellenberge ist.

A 48-layer version of the COMMA-LIM (Cologne Model of the Middle Atmosphere – Leipzig Institute for Meteorology) three-dimensional global mechanistic model of the Earth\'s atmosphere from 0 km to 135 km with logarithmic pressure height coordinates was developed. The model is capable of reproducing the global structures and propagation of different planetary waves in the middle atmosphere. The contribution of gravity waves, tides, Rossby and Kelvin waves into the zonally averaged momentum budget of the mesosphere / lower thermosphere region has been investigated. / Eine neue Version des COMMA-LIM (Cologne Model of the Middle Atmosphere – Leipzig Institute for Meteorology) wurde im Zusammenhang mit der Erhöhung der vertikalen Schichtauflösung entwickelt. Das COMMA ist ein dreidimensionales globales mechanistisches Modell der Erdatmosphäre mit einer Ausdehnung von ca. 0 – 135 km in logarithmischen Druckkoordinaten. Damit können globale Eigenschaften der mittleren Atmosphäre sowie die Ausbreitung verschiedener planetarer Wellen nachvollzogen werden. Die Beiträge der Schwerewellen, thermischer Gezeiten, Rossby und Kelvin Wellen zur zonal gemitteltem Impulsbalance der Mesosphäre und unteren Thermosphäre wurden untersucht.

A 48-layer version of the COMMA-LIM (Cologne Model of the Middle Atmosphere – Leipzig Institute for Meteorology) three-dimensional global mechanistic model of the Earth\''s atmosphere from 0 km to 135 km with logarithmic pressure height coordinates was developed. The model is capable of reproducing the global structures and propagation of different planetary waves in the middle atmosphere. The contribution of gravity waves, tides, Rossby and Kelvin waves into the zonally averaged momentum budget of the mesosphere / lower thermosphere region has been investigated. / Eine neue Version des COMMA-LIM (Cologne Model of the Middle Atmosphere – Leipzig Institute for Meteorology) wurde im Zusammenhang mit der Erhöhung der vertikalen Schichtauflösung entwickelt. Das COMMA ist ein dreidimensionales globales mechanistisches Modell der Erdatmosphäre mit einer Ausdehnung von ca. 0 – 135 km in logarithmischen Druckkoordinaten. Damit können globale Eigenschaften der mittleren Atmosphäre sowie die Ausbreitung verschiedener planetarer Wellen nachvollzogen werden. Die Beiträge der Schwerewellen, thermischer Gezeiten, Rossby und Kelvin Wellen zur zonal gemitteltem Impulsbalance der Mesosphäre und unteren Thermosphäre wurden untersucht.