Diese Arbeit untersucht die Eigenschaften von Schwerewellen, Wellen aus dem kleinräumigen Anteil des Spektrums atmosphärischer Bewegungen. Schwerewellen sind Oszillationen in meteorologischen Parametern wie Temperatur, Windgeschwindigkeit, Druck und Dichte, die sich als Effekt der Schichtung der Luft im Zusammenhang mit der Schwerkraft verstehen lassen. Schwerewellen können sich bis in große Höhen der Atmosphäre ausbreiten und sie treten mit einer Vielzahl möglicher Perioden (Minuten bis Stunden) und horizontalen Wellenlängen (wenigen hundert Kilometern bis hin zu etwa tausend Kilometern) auf. Schwerewellen transportieren Impuls und Energie von ihrem Entstehungsort (z.B. Troposphäre) in andere Höhenregionen z.B. in die Stratosphäre und Mesosphäre und beeinflussen dort die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre. Weitgehend unbekannt sind die Charakteristiken von Schwerewellen, die in mittleren Breiten auftreten, aber nicht durch Berge angeregt werden. Es herrscht bislang Unklarheit darüber, wo solche nicht-stationäre Schwerewellen entstehen und wie groß ihr Anteil ist. Das beobachtete Ansteigen von Schwerewellenaktivität in der Nähe von Frontalzonen und "Jetstreams" über dem Ozean [Fritts und Nastrom 1992] ist ein Hinweis darauf, dass auch andere nicht-orographische Quellen einen nicht unerheblichen Anteil an der Schwerewellenaktivität besitzen. Durch systematische Auswertung eines vierjährigen Datensatzes von Radiosondendaten einer Station in den mittleren Breiten (Lindenberg) konnte mit dieser Arbeit ein Beitrag zur Erstellung einer globalen Klimatologie von Schwerewellenaktivität innerhalb der SPARC Gravity Wave Initiative geleistet werden: Es wurde gezeigt, dass die Schwerewellenaktivität in den mittleren Breiten deutlich geringer (Faktor 1/2) als in tropischen Gebieten ist und einen typische Jahresgang (maximaler Schwerewellenaktivität im Winter und minimaler Aktivität im Sommer) besitzt, welcher abhängig vom Hintergrundwind, bzw. von der synoptischen Situation ist. Die beobachteten Schwerewellen breiten sich im Mittel entgegen der meist herrschenden Westströmung aus. Der Anteil der aufwärtsgerichteten Ausbreitungsrichtung der Schwerewellenenergie (Troposphäre 50%, Stratosphäre 80%) deutet auf eine Quelle der Schwerewellen in der oberen Troposphäre hin. Als Quellen für Schwerewellen über Lindenberg kommen aufgrund der Ergebnisse dieser Arbeit Fronten und der "Jetstream" während der Anpassung ageostrophischer Winde an das geostrophische Gleichgewicht ("Geostrophic Adjustment") in Frage. Mehrere in dieser Arbeit durchgeführte Fallstudien zeigten, dass das Auftreten von erhöhten Energiedichten über Lindenberg mit erhöhten Windgeschwindigkeiten in der Tropopausen-Region zusammenfällt und eine markante synoptische Situation vorlag. Damit erscheint als Fazit dieser Arbeit die Anregung von Schwerewellen über Lindenberg durch die Anpassung eines geostrophischen Ungleichgewichtes zu dominieren.
This thesis examines the characteristics of gravity waves. Gravity waves occur over the small scale portion of the atmospheric wave spectrum. Gravity waves are associated with oscillations of meteorological parameters such as temperature, wind velocity, pressure, and density and they arise when air becomes stratified due to gravity. Gravity waves can propagate to high altitudes in the atmosphere and exhibit a broad spectrum of possible periods (minutes until hours) as well as horizontal wavelengths (few hundred kilometres up to approximately thousand kilometres). Gravity waves may therefore transport momentum and energy from their origin (e.g. orography in the troposphere) into other altitudes, e.g. the stratosphere und mesosphere hence influence the general circulation of the atmosphere. The characteristics of non-orographic gravity waves, which arise in mid latitudes, are to a large extent unknown. It prevails so far to ambiguity over it where such non- stationary gravity waves develop and are as large their portion. Observed rising of gravity wave activity near frontal zones and "Jetstreams" over the ocean [Fritts and Nastrom 1992] is a reference on the fact that also different non-orographic sources possess a not insignificant portion of the gravity wave activity. Through systematic evaluation of a four years data record of radiosonde data of a station in the mid latitudes (Lindenberg) a further contribution could be made here for the production of a global climatology for gravity wave activity within the SPARC gravity wave initiative: It was shown that the gravity wave activity in the mid latitudes is clearly smaller (factor 1/2) than in tropical areas and possesses a typical annual variation (maximum gravity wave activity in the winter and minimum activity in the summer) which dependent on the background wind, and from which the synoptic situation. The observed gravity waves propagate on the average against the usually dominant west winds. The portion of the upward propagation of the gravity wave energy (Troposphere 50%, Stratosphere 80%) points on a source of the gravity waves in the upper troposphere. As sources for gravity waves in the mid latitudes fronts and the "jetstream" during the adjustment of ageostrophic winds to the geostrophic equilibrium ("geostrophic adjustment") come due to the results in question. The observed waves have frequencies near the local inertial frequency, the horizontal wavelengths lie within the range of some hundred kilometres. Several case studies in this thesis showed that the occurrence of increased power densities over Lindenberg with increased wind velocities in the tropopause region collapses and a similar synoptic situation was present, as in the simulation of inertial gravity waves during the development of a baroclinic instability by O'Sullivan and Dunkerton [1995]. Thus the suggestion of gravity waves over Lindenberg appears by the adjustment of a geostrophic imbalance as dominating developing mechanism to prevail.
