Global and seasonal analysis of 7Be concentrations and large-scale atmospheric circulation dynamics

Abstract

Kosmogene Radionuklide können verwendet werden, um die Intensität des Stratosphären-Troposphären-Austauschs zu überwachen, die in Abhängigkeit vom jährlichen Zyklus der globalen atmosphärischen Zirkulation variiert. Die zeitlichen Änderungen von Beryllium-7 zeigt den Trend der atmosphärischen Zellverschiebung an und ist daher mit mehreren meteorologischen Phänomenen verbunden. Die vorgestellte empirische Methode basiert auf Daten von Oberflächenmessungen, die im Rahmen des Überwachungssystems des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen weltweit erhoben wurden, und zeigt die Möglichkeit, Monsune weltweit vorherzusagen. Die Fallstudie zum indischen Monsun zeigt, dass die Monsun Beginn mit einer beispiellosen Genauigkeit von ± 2 Tagen, 1 Monat im Voraus, vorhergesagt werden können. Die Anwendung dieser neuen Methode erlaubt eine bessere Vorbereitung auf die Auswirkungen der Monsunzeit auf Wirtschafts- und Naturgefahren im indischen Subkontinent. Beryllium-7 ist ein zuverlässigerer Index als der Wassergehalt, da es eher auf die Ursache als auf die Nebenwirkungen von Monsunerscheinungen zurückzuführen ist. Die Methode kann auch auf andere Regionen ausgedehnt werden, in denen die Bewegung der Hadley-Zellen den Beginn und den Rückzug des Monsuns regelt. Um vertikale Luftmassen mit höherer Genauigkeit zu verfolgen, können Natrium 22 und Beryllium 7 gemeinsam in einer Lock-In-Technik verwendet werden, mit der der Verlauf und die Geschwindigkeit atmosphärischer Zellen untersucht werden können. Daten zeigen, dass sich die Zellen während der Sommerzeit verlangsamen. Starke Veränderungen in der Höhe der Tropopause sind ein Nebeneffekt des Klimawandels, der durch Radioisotopenkonzentrationen beobachtet und bestätigt werden kann. Die geplante Dissertation untersucht die Be-7 Änderungen und die mögliche, präzise Voraussage des Monsunbeginns im indischen Subkontinent

Cosmogenic radionuclides can be used to monitor the intensity of stratosphere-troposphere exchange, which varies in accordance with the annual cycle of the global atmospheric circulation. Beryllium-7 time series indicate the trend of atmospheric cell shift and is therefore linked to several meteorological phenomena. Based on surface measurements data collected globally the presented empirical method demonstrates the possibility to predict monsoons worldwide. Case study on Indian monsoon shows that onsets can be forecasted with an unprecedented accuracy of ± 2 days, 1 month in advance. Applying this new method will enable better preparation for economic and natural hazard impacts of the monsoon season in India. Be-7 is a more reliable index than water content, as it is linked to the cause rather than the side effects of monsoon phenomena. The method can also be extended to other regions where the movement of Hadley cells governs monsoon onset and withdrawal. To trace vertical air masses with higher accuracy sodium 22 and beryllium 7 can be used together in a lock-in technique which allows to study progression and speed of atmospheric cells. Data show that the cells are decelerating during the summer period which is extending in time. Strong changes in tropical tropopause height are a side effect of climate change that can be observed and confirmed through radioisotopes concentrations. The present PhD analyses the Be-7 variation and it’s relation to the Monsson onset.