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In situ observations in cyclones over Fram Strait

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During the international FRAMZY expedition in March 2002 in-situ observations of Fram Strait cyclones were made by aircraft, ship and automatic buoys in order to study the interaction between cyclones and sea ice. The atmospheric characteristics of the observed cyclones are presented in this paper. The cyclones were generated in the baroclinic zone at the ice edge and moved NNE-ward along the ice edge. This was supported by warm air advection from WSW by an upper-level wave. The cyclones were rather small (diameter 200–700 km) and shallow (1–1.5 km e-folding height for the horizontal pressure and temperature difference) with life times between 12 and 36 hours. In spite of the small space and time scales, remarkable extremes were observed within the cyclones. Winds reached maxima above 20 m s lasting for only a few hours. The transition from the cold to the advancing warm air over sea ice occurred within narrow (5–30 km) frontal zones in which vorticity and convergence reached maxima on the order of 10 s. It is discussed whether the sea ice in spite of its inertia is able to react on these strong sub cyclone-scale processes and, thus, these processes have to be taken into account in models in order to simulate the cyclone-sea ice interaction properly.

Während der internationalen Expedition FRAMZY im März 2002 wurden Flugzeug, Schiff und Bojen eingesetzt, um Zyklonen in der Framstraße und ihre Wirkung auf das Meereis zu vermessen. Die atmosphärischen Eigenschaften der Zyklonen werden in dieser Arbeit dargestellt. Die Zyklonen entwickelten sich in der baroklinen Zone am Meereisrand und zogen NNO-wärts am Eisrand entlang. Die Entwicklung wurde durch Warmluftadvektion aus WSW auf der Rückseite ostwärts ziehender Höhenrücken unterstützt. Die Zyklonen waren relativ kleinskalig (Durchmesser 200–700 km) und flach (die 1/e-Höhe für die horizontale Druck-und Temperaturdifferenz betrug 1–1,5 km) und hatten Lebensdauern von 12 bis 36 Stunden. Trotz der kleinen Raum-und Zeitskalen waren beträchtliche Extrema mit den Zyklonen verbunden. Starkwinde erreichten mehr als 20 m s−1 und dauerten nur wenige Stunden an. Der Übergang von der Kaltluft zur vordringenden Warmluft über dem Meereis vollzog sich in schmalen (5–30 km) Frontalzonen, in denen die Vorticity und die Konvergenz des Windes Maxima der Größenordnung 10−3 s−1 erreichten. Es wird diskutiert, ob das Meereis trotz seiner Trägheit auf derartig starke Prozesse auf der Subzyklonenskala reagieren kann und somit diese Prozesse in Modellen reproduziert werden müssen, um die Wechselwirkung zwischen Zyklonen und Meereis richtig zu simulieren.

Document Type: Research Article


Publication date: December 1, 2005

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