Quantifizierung mariner Turbulenz durch Beobachtungen und
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Quantifizierung mariner Turbulenz durch Beobachtungen und
Quantifizierung mariner Turbulenz durch Beobachtungen und numerische Simulationen Hans Burchard [email protected] Institut für Ostseeforschung Warnemünde Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 1/16 Inhalt Moderne Beobachtungsmethoden: Mikrostruktursonden und hochauflösende ADCP Neue Modellwerkzeuge: GOTM und GETM Verifikation von GOTM und GETM durch Beobachtungen Projektierte Anwendung: Vermischung im Arkona-Becken Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 2/16 Messung der Dissipationsrate Technologie: Mikrostruktursonde mit Hilfe moderner Zusammenarbeit mit ISW-Wassermesstechnik Dr. Hartmut Prandke, Petersdorf Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 3/16 Hochauflösendes ADCP Messung der Schubspannung und der Turbulenzmit Hilfe neuer ADCP-Technologie: produktion % " !" # $ !" # $ & % !" $ " % # $ # !" ( $ ) Fehler bei RDI-mode 12: 0.1 . . . 0.25 Pa ) ' " !" $ # $ # "! "! !" !" # # $ $ !" !" # # $ $ # # Fehler bei RDI-mode 1: 0.01 . . . 0.025 Pa Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 4/16 Hochauflösendes ADCP Beispiel aus der Menai Strait, Nord-Wales: pers. comm. Tom P. Rippeth, Bangor, Wales Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 5/16 http://www.gotm.net Turbulenzmodellierung Challenge Aim GOTM is a one-dimensional numerical model developed and supported by a core team of ocean modellers. GOTM aims at simulating accurately vertical exchange processes in the marine environment where mixing is known to play a key role. GOTM is freely available under the GPL (Gnu Public License). The Idea Key features Software Fortran code Test cases Forcing The interested user can download the source code, a set of test cases (Papa, November, Flex, ...) and a comprehensive report. How to run? Information What's New You are warmly invited to join the GOTM mailing list and send any comments/questions to the GOTM team or become a GOTM contributor. The GOTM developers are grateful to their sponsors. Publications E-mail list FAQ User Group Hot Links Page "www.gotm.net" maintained by webmaster. Last update: 10/28/00 18:10:02 Who's Who? Guestbook PPM: 10/26/00 20:48:54 Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 6/16 Nördliche Nordsee: GOTM Bathymetrie und Stationskarte 358˚ 0˚ 2˚ 4˚ 6˚ 8˚ 62˚ 300 20 0˚ 45' 1˚ 00' 1˚ 15' 1˚ 30' 1˚ 45' 2˚ 00' 59˚ 45' 0 59˚ 45' 100 61˚ 120 0 ay 10 0 rw No 61˚ 60˚ 0˚ 30' 120 356˚ 62˚ 60˚ 59˚ 30' 59˚ 30' 59˚ 58˚ 58˚ 59˚ 15' 0 59˚ 15' 10 otl 100 Sc 150 11 an 0 13 100 0 57˚ d 57˚ 160 15 59˚ 0 120 56˚ 356˚ 56˚ 358˚ 0˚ 2˚ 4˚ 6˚ 8˚ 59˚ 00' 0˚ 30' 0˚ 45' 1˚ 00' 1˚ 15' 1˚ 30' 1˚ 45' 59˚ 00' 2˚ 00' Burchard et al. [2002] Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 7/16 Nördliche Nordsee: GOTM Wind und Gezeiten Surface stress at station NNS / (N m ) PSfrag replacements Q / (W m ) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 PSfrag replacements Q / (W m ) / (N m ) Bed stress at station NNS 0.5 ADCP 0.4 Model 0.3 0.2 0.1 0.0 21/10 22/10 12:00 00:00 22/10 12:00 23/10 00:00 23/10 12:00 Date in 1998 Burchard et al. [2002] Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 8/16 Nördliche Nordsee: GOTM Dissipationsraten Burchard et al. [2002] Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 9/16 34 34.6 33.8 34.1 34.2 34.3 34.5 34.4 33.8 .3 34 34 34.6 34.5 34.2 .9 33 .9 34.1 34.8 34 34 34.8 34.6 34.7 34.8 34.4 33.9 .2 33.8 34.6 34 .7 34 34.8 .4 34 34.6 34.5 34 34.5 34.3 34.2 34.8 34.5 34.3 .1 .8 .4 34 34 34.734.8 34 34 .8 34.4 34.7 33.9 - .8 34.2 33 * , & $ ' +* 34 34.7 34.7 .6 34.5 34.7 34.5 34.4 34.3 34.1 3434 .7 .4 34.6 .8 34 ( $ * $ ) ( ' & "( $ % # $ " ! Strömungsmodellierung 33.8 34.6.5 34 .3 34 Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 10/16 Süßwasserlinse 1.0 m/s 25 34.6 34.1 343. 4.4 7 34.7 .8 .4 34 34.5 34.3 9 33. y / km 34 34 34.8 20 15 33.8 34. 2 10 34.8 33 44.6.5 .3 34 5 5 10 15 20 25 x / km Burchard and Bolding [2002] Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 11/16 Tide-Elbe in 3D: GETM 54°10' WGE Be 10.96 Trischen Großer Vogelsand Friedrichskoog Ge ee -K an and 730 Neufelder Sand Neuwerk Medemsand 720 No Scharhörn rd -O sts 740 54°00' al lbs Brunsbüttel Stör 700 710 690 Cuxhaven 53°50' 680 Medem Medemgrund Gr. Knechtsand Glückstadt isc W u ka üc .S hh 670 el er üd Kr Pagensand Pinnau be Oste 660 53°40' Stade 650 640 Watt ge win 630 Hamburg Lü he Sch te Strom-km 700 10km 8°10' 20' Mühlenberger Loch 53°30' Es 0 30' 40' 50' 9°00' 10' 20' 30' 40' 50' 10°00' Animation Zusammenarbeit mit Manuel Ruiz Villarreal, Spanish Institute of Oceanography, A Coruña Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 12/16 Nordsee und Ostsee in 3D 800 / nm 600 ST1 CS3 400 PSfrag replacements / m 200 ST7 ST3 ST4 H[m] 500 CS2 CS1 ST2 ST5 400 ST6 300 DS 200 100 0 NS/BS 200 400 600 / nm 800 1000 Burchard and Bolding [2001] Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 13/16 Darsser Schwelle, GETM Temperatur 0 / C25 PSfrag replacements /m 20 15 -10 10 5 0 PSfrag replacements 0 50 100 150 200 250 300 350 Salzgehalt 0 / psu 20 16 /m / C Temperatur 18 14 -10 12 10 8 0 50 100 150 200 250 300 350 Julian Day 1997 Burchard and Bolding [2001] Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 14/16 Darsser Schwelle, Messungen Copyright C 2000 Institut für Ostseeforschung Warnemünde Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 15/16 Ausblick: Offshore Windparks Quelle: B.U.N.D. MV Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemünde, 16.01.2003 – p. 16/16