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