Výzkum střední atmosféry

S výzkumem střední atmosféry jsme na naší katedře začali kolem roku 2015 a v rámci ČR jsme jedinou skupinou, která se takto systematicky věnuje studiu stratosféry a mezosféry. Zaměřujeme se na dynamiku, cirkulaci, dlouhodobé trendy a projevy klimatické změny ve střední atmosféře. Významnou součástí našeho výzkumu je vliv atmosférických vln, což vedlo v roce 2023 k vytvoření samostatné skupiny zaměřené na studium gravitačních vln. Naše aktivity se s touto skupinou do značné míry prolínají. V roce 2024 jsme dále, ve spolupráci s kolegy z University of Vigo a EphysLab, zahájili interdisciplinárně zaměřený výzkum dopadů geoinženýringu, zejména tzv. Stratospheric Aerosol Injection (SAI).

Za dobu své existence naše skupina navázala aktivní spolupráci s řadou zahraničních partnerů a účastnila se řešení mnoha národních i mezinárodních výzkumných projektů. V rámci studijního programu je problematika střední atmosféry představena v povinné přednášce Stratosféra, a rovněž nabízíme řadu témat pro bakalářské, diplomové i disertační práce. Studenti a studentky jsou v rámci vypracovávání absolventských prací aktivně zapojeni do běžících projektů a výzkumu.

Vedoucí skupiny: prof. RNDr. Petr Pišoft, Ph.D., RNDr. Petr Šácha, Ph.D
Doktorandi: Mgr. Zuzana Procházková, Mgr. Radek Zajíček, MSc. Massimo Martina, Mgr. Dominika Hájková

Základní výzkumná témata:

• Dlouhodobé trendy a projevy klimatické změny ve střední atmosféře
• Změny velkoprostorové cirkulace a transportu ve střední atmosféře
• Náhlá stratosférická oteplení, jejich detekce a dopady
• Vliv atmosférických vln a zejména dopad lokalizovaného působení gravitačních vln
• Realizace a dopady geoinženýrinku ve stratosféře  

• ISSI Team 544 Impacts of Climate Change on the Middle and Upper Atmosphere and Atmospheric Drag of Space Objects
• APARC DynVarMIP (https://www.aparc-climate.org/activities/dynamical-variability/)
• Environmental Physics Laboratory, Faculty of Sciences of Ourense, University of Vigo, Spain, research collaboration focused on the middle atmospheric processes and geoengineering (https://ephyslab.uvigo.es/en/home/)
• Institute for Meteorology, University of Leipzig, Germany, research collaboration focused on the middle atmospheric dynamics and gravity waves (https://www.physes.uni-leipzig.de/en/institute-for-meteorology)
• Institute of Meteorology, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna, Austria, collaboration focused on the middle atmospheric processes (https://boku.ac.at/en/wau/met)
• Wegener Center for Climate and Global Change, University of Graz, Austria, research collaboration focused on GPS RO profiles and gravity waves (https://wegcenter.uni-graz.at/en/)

Vybrané publikace

2024

• GARNY, H., Eichinger, R., Laube, J. C., Ray, E. A., Stiller, G. P., Bönisch, H., Saunders, L., and Linz, M.: Correction of stratospheric age of air (AoA) derived from sulfur hexafluoride (SF6) for the effect of chemical sinks, Atmos. Chem. Phys., 24, 4193–4215, https://doi.org/10.5194/acp-24-4193-2024, 2024.
• GUPTA, A., R. Reichert, A. Dörnbrack, H. Garny, R. Eichinger, I. Polichtchouk, B. Kaifler, and T. Birner: Estimates of Southern Hemispheric Gravity Wave Momentum Fluxes across Observations, Reanalyses, and Kilometer-Scale Numerical Weather Prediction Model. J. Atmos. Sci., 81, 583–604, https://doi.org/10.1175/JAS-D-23-0095.1, 2024.
• ŠÁCHA, P., Zajíček, R., Kuchař, A., Eichinger, R., Pišoft, P., and Rieder, H. E.: Disentangling the advective Brewer-Dobson circulation change, Geophys. Res. Let., 51, e2023GL105919. https://doi.org/10.1029/2023GL105919, 2024.

2023

• HUFNAGL, Leonhard – EICHINGER, Roland – GARNY, Hella – BIRNER, Thomas – KUCHAR, Ales – JOECKEL, Patrick – GRAF, Phoebe. Stratospheric Ozone Changes Damp the CO2-Induced Acceleration of the Brewer-Dobson Circulation. Journal of Climate. 2023, 36(10), 3305–3320. ISSN 0894–8755. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0512.1.
• EICHINGER, Roland – RHODE, Sebastian – GARNY, Hella – PREUSSE, Peter – PIŠOFT, Petr – KUCHAŘ, Aleš – JÖCKEL, Patrick – KERKWEG, Astrid – KERN, Bastian. Emulating lateral gravity wave propagation in a global chemistry-climate model (EMAC v2.55.2) through horizontal flux redistribution. Geoscientific Model Development. 2023, 16(19), 5561–5583. ISSN 1991–959X. https://doi.org/10.5194/gmd-16-5561-2023.
• PROCHÁZKOVÁ, Zuzana – KRUSE, Christopher G. – ALEXANDER, Joan – HOFFMANN, Lars – BACMEISTER, Julio T. – HOLT, Laura – WRIGHT, Corwin – SATO, Kaoru – GISINGER, Sonja – ERN, Manfred – GELDENHUYS, Markus – PREUSSE, Peter – ŠÁCHA, Petr. Sensitivity of Mountain Wave Drag Estimates on Separation Methods and Proposed Improvements. Journals of the Atmospheric Sciences. 2023, 80(7), 1661–1680. ISSN 0022–4928. https://doi.org/10.1175/JAS-D-22-0151.1.
• KARAMI, Khalil – BORCHERT, Sebastian – EICHINGER, Roland – JACOBI, Christoph – KUCHAR, Ales – MEHRDAD, Sina – PIŠOFT, Petr – ŠÁCHA, Petr. The Climatology of Elevated Stratopause Events in the UA-ICON Model and the Contribution of Gravity Waves. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES. 2023, 128(7), e2022JD037907. ISSN 2169–897X. https://doi.org/10.1029/2022JD037907. 

2022

• KRUSE, Christopher G – ALEXANDER, M. Joan – HOFFMANN, Lars – VAN NIEKERK, Annelize – POLICHTCHOUK, Inna – BACMEISTER, Julio T – HOLT, Laura – PLOUGONVEN, Riwal – ŠÁCHA, Petr – WRIGHT, Corwin – SATO, Kaoru – SHIBUYA, Ryosuke – GISINGER, Sonja – ERN, Manfred – MEYER, Catrin, I – STEIN, Olaf. Observed and Modeled Mountain Waves from the Surface to the Mesosphere near the Drake Passage. Journals of the Atmospheric Sciences. 2022, 79(4), 909–932. ISSN 0022–4928. https://doi.org/10.1175/JAS-D-21-0252.1.
• LOEFFEL, Sheena – EICHINGER, Roland – GARNY, Hella – REDDMANN, Thomas – FRITSCH, Frauke – VERSICK, Stefan – STILLER, Gabriele – HAENEL, Florian. The impact of sulfur hexafluoride (SF6) sinks on age of air climatologies and trends. Atmospheric Chemistry and Physics. 2022, 22(2), 1175–1193. ISSN 1680–7316. https://doi.org/10.5194/acp-22-1175-2022.
• EICHINGER, Roland – ŠÁCHA, Petr. Overestimated acceleration of the advective Brewer-Dobson circulation due to stratospheric cooling (vol 146, pg 3850, 2020). Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2022, 148(744), 1610–1610. ISSN 0035–9009. https://doi.org/10.1002/qj.4260.

2021

• ŠÁCHA, Petr – KUCHAŘ, Aleš – EICHINGER, Roland – PIŠOFT, Petr – JACOBI, C – RIEDER, H. E. Diverse Dynamical Response to Orographic Gravity Wave Drag Hotspots-A Zonal Mean Perspective. Geophysical Research Letters. 2021, 48(13), e2021GL093305. ISSN 0094–8276. https://doi.org/10.1029/2021GL093305.
• KOZUBEK, Michal – LASTOVICKA, Jan – ZAJÍČEK, Radek. Climatology and Long-Term Trends in the Stratospheric Temperature and Wind Using ERA5. Remote Sensing [online]. 2021, 13(23), 4923. ISSN 2072–4292. https://doi.org/10.3390/rs13234923.
• PIŠOFT, Petr – ŠÁCHA, Petr – POLVANI, Lorenzo M – ANEL, Juan Antonio – DE LA TORRE, Laura – EICHINGER, Roland – FOELSCHE, Ulrich – HUSZÁR, Peter – JACOBI, Christoph – KARLICKÝ, Jan – KUCHAŘ, Aleš – MIKŠOVSKÝ, Jiří – ŽÁK, Michal – RIEDER, Harald E. Stratospheric contraction caused by increasing greenhouse gases. Environmental Research Letters. 2021, 16(6), 064038. ISSN 1748–9326. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abfe2b.
• DIETMUELLER, Simone – GARNY, Hella – EICHINGER, Roland – BALL, William T. Analysis of recent lower-stratospheric ozone trends in chemistry climate models. Atmospheric Chemistry and Physics. 2021, 21(9), 6811–6837. ISSN 1680–7316. https://doi.org/10.5194/acp-21-6811-2021.
• IGLESIAS-SUAREZ, Fernando – WILD, Oliver – KINNISON, Douglas E – GARCIA, Rolando R – MARSH, Daniel R – LAMARQUE, Jean-Francois – RYAN, Edmund M – DAVIS, Sean M – EICHINGER, Roland – SAIZ-LOPEZ, Alfonso – YOUNG, Paul J. Tropical Stratospheric Circulation and Ozone Coupled to Pacific Multi-Decadal Variability. Geophysical Research Letters. 2021, 48(11), e2020GL092162. ISSN 0094–8276. https://doi.org/10.1029/2020GL092162. 

2020

• SAMTLEBEN, Nadja – KUCHAŘ, Aleš – ŠÁCHA, Petr – PIŠOFT, Petr – JACOBI, Christoph. Mutual Interference of Local Gravity Wave Forcings in the Stratosphere. Atmosphere. 2020, 11(11), 1249. ISSN 2073–4433. https://doi.org/10.3390/atmos11111249.
• EICHINGER, Roland – ŠÁCHA, Petr. Overestimated acceleration of the advective Brewer-Dobson circulation due to stratospheric cooling. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2020, 146(733), 3850–3864. ISSN 0035–9009. https://doi.org/10.1002/qj.3876.
• KUCHAŘ, Aleš – ŠÁCHA, Petr – EICHINGER, Roland – JACOBI, Christoph – PIŠOFT, Petr – RIEDER, Harald. On the intermittency of orographic gravity wave hotspots and its importance for middle atmosphere dynamics. Weather and Climate Dynamics [online]. 2020, 1(1), 481–495. ISSN 2698–4016. https://doi.org/10.5194/wcd-1-481-2020.
• SAMTLEBEN, Nadja – KUCHAŘ, Aleš – ŠÁCHA, Petr – PIŠOFT, Petr – JACOBI, Christoph. Impact of local gravity wave forcing in the lower stratosphere on the polar vortex stability: effect of longitudinal displacement. Annales Geophysicae. 2020, 38(1), 95–108. ISSN 0992–7689. https://doi.org/10.5194/angeo-38-95-2020.

2019

• EICHINGER, Roland – DIETMUELLER, Simone – GARNY, Hella – ŠÁCHA, Petr – BIRNER, Thomas – BOENISCH, Harald – PITARI, Giovanni – VISIONI, Daniele – STENKE, Andrea – ROZANOV, Eugene – REVELL, Laura – PLUMMER, David A. – JOECKEL, Patrick – OMAN, Luke – DEUSHI, Makoto – KINNISON, Douglas E. – GARCIA, Rolando – MORGENSTERN, Olaf – ZENG, Guang – STONE, Kane Adam – SCHOFIELD, Robyn. The influence of mixing on the stratospheric age of air changes in the 21st century. Atmospheric Chemistry and Physics. 2019, 19(2), 921–940. ISSN 1680–7316. https://doi.org/10.5194/acp-19-921-2019.
• ŠÁCHA, Petr – EICHINGER, Roland – GARNY, Hella – PIŠOFT, Petr – DIETMUELLER, Simone – DE LA TORRE, Laura – PLUMMER, David A. – JOECKEL, Patrick – MORGENSTERN, Olaf – ZENG, Guang – BUTCHART, Neal – ANEL, Juan A.. Extratropical age of air trends and causative factors in climate projection simulations. Atmospheric Chemistry and Physics. 2019, 19(11), 7627–7647. ISSN 1680–7316. https://doi.org/10.5194/acp-19-7627-2019.
• SAMTLEBEN, Nadja – JACOBI, Christoph – PIŠOFT, Petr – ŠÁCHA, Petr – KUCHAŘ, Aleš. Effect of latitudinally displaced gravity wave forcing in the lower stratosphere on the polar vortex stability. Annales Geophysicae. 2019, 37(4), 507–523. ISSN 0992–7689. https://doi.org/10.5194/angeo-37-507-2019.

2018

• PIŠOFT, Petr – ŠÁCHA, Petr – MIKŠOVSKÝ, Jiří – HUSZÁR, Peter – SCHERLLIN-PIRSCHER, Barbara – FOELSCHE, Ulrich. Revisiting internal gravity waves analysis using GPS RO density profiles: comparison with temperature profiles and application for wave field stability study. Atmospheric Measurement Techniques. 2018, 11(1), 515–527. ISSN 1867–1381. https://doi.org/10.5194/amt-11-515-2018.
• ŠÁCHA, Petr – MIKŠOVSKÝ, Jiří – PIŠOFT, Petr. Interannual variability in the gravity wave drag – vertical coupling and possible climate links. Earth System Dynamics. 2018, 9(2), 647–661. ISSN 2190–4979. https://doi.org/10.5194/esd-9-647-2018. 

2017

• KUCHAŘ, Aleš – BALL, William T. – ROZANOV, Eugene V. – STENKE, Andrea – REVELL, Laura – MIKŠOVSKÝ, Jiří – PIŠOFT, Petr – PETER, Thomas. On the aliasing of the solar cycle in the lower stratospheric tropical temperature. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES. 2017, 122(17), 9076–9093. ISSN 2169–897X. https://doi.org/10.1002/2017JD026948. 

2016

• BALL, Will – HAIGH, Joanna D. – ROZANOV, Eugene – KUCHAŘ, Aleš – SUKHODOLOV, Timofei – TUMMON, Fionna – SHAPIRO, Anna V. – SCHMUTZ, Werner. High solar cycle spectral variations inconsistent with stratospheric ozone observations. Nature Geoscience. 2016, 2016(Neuveden), 1–6. ISSN 1752–0894. https://doi.org/10.1038/ngeo2640.
• BALL, William T. – KUCHAŘ, Aleš – ROZANOV, Eugene V. – STAEHELIN, Johannes – TUMMON, Fiona – SMITH, Anne K. – SUKHODOLOV, Timofei – STENKE, Andrea – REVELL, Laura – COULON, Ancelin – SCHMUTZ, Werner – PETER, Thomas. An upper-branch Brewer-Dobson circulation index for attribution of stratospheric variability and improved ozone and temperature trend analysis. Atmospheric Chemistry and Physics. 2016, 16(24), 15485–15500. ISSN 1680–7316. https://doi.org/10.5194/acp-16-15485-2016.
• MUTHERS, S. – KUCHAŘ, Aleš – STENKE, A. – SCHMITT, J. – ANET, J. G. – RAIBLE, C. C. – STOCKER, T. F.. Stratospheric age of air variations between 1600 and 2100. Geophysical Research Letters. 2016, 43(10), 5409–5418. ISSN 0094–8276. https://doi.org/10.1002/2016GL068734.
• ŠÁCHA, Petr – LILIENTHAL, Friederike – JACOBI, Christoph – PIŠOFT, Petr. Influence of the spatial distribution of gravity wave activity on the middle atmospheric dynamics. Atmospheric Chemistry and Physics. 2016, 16(24), 15755–15775. ISSN 1680–7316. https://doi.org/10.5194/acp-16-15755-2016. 

2015

• ŠÁCHA, Petr – KUCHAŘ, Aleš – JACOBI, C. – PIŠOFT, Petr. Enhanced internal gravity wave activity and breaking over the northeastern Pacific-eastern Asian region. Atmospheric Chemistry and Physics. 2015, 15(22), 13097–13112. ISSN 1680–7316. https://doi.org/10.5194/acp-15-13097-2015.
• KUCHAŘ, Aleš – ŠÁCHA, Petr – MIKŠOVSKÝ, Jiří – PIŠOFT, Petr. The 11-year solar cycle in current reanalyses: a (non)linear attribution study of the middle atmosphere. Atmospheric Chemistry and Physics. 2015, 15(12), 6879–6895. ISSN 1680–7316. https://doi.org/10.5194/acp-15-6879-2015. 

2014

• ŠÁCHA, Petr – FOELSCHE, Ulrich – PIŠOFT, Petr. Analysis of internal gravity waves with GPS RO density profiles. Atmospheric Measurement Techniques. 2014, 7(12), 4123–4132. ISSN 1867–1381. https://doi.org/10.5194/amt-7-4123-2014.