Modelling and parametrization of turbulent convective processes over leads in sea ice
Im Nord- und Südpolarmeer ist das Klimasystem der Erde durch viele unterschiedliche Wechselwirkungsprozesse zwischen Atmosphäre, Ozean und Meereis geprägt. Die Meereisbedeckung spielt dabei durch ihren isolierenden Effekt und dem folglich minimierten Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre eine wich...
Main Author: | |
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Other Authors: | , |
Format: | Doctoral or Postdoctoral Thesis |
Language: | English |
Published: |
Universität Bremen
2020
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Subjects: | |
Online Access: | https://media.suub.uni-bremen.de/handle/elib/4631 https://doi.org/10.26092/elib/428 https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:46-elib46317 |
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ftsubbremen:oai:media.suub.uni-bremen.de:Publications/elib/4631 2023-05-15T18:18:04+02:00 Modelling and parametrization of turbulent convective processes over leads in sea ice Michaelis, Janosch Jung, Thomas Haas, Christian 2020-12-14 application/pdf https://media.suub.uni-bremen.de/handle/elib/4631 https://doi.org/10.26092/elib/428 https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:46-elib46317 eng eng Universität Bremen Fachbereich 01: Physik/Elektrotechnik (FB 01) https://media.suub.uni-bremen.de/handle/elib/4631 http://dx.doi.org/10.26092/elib/428 doi:10.26092/elib/428 urn:nbn:de:gbv:46-elib46317 info:eu-repo/semantics/openAccess Attribution-NonCommercial 3.0 Germany http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/de/ CC-BY-NC Convection over sea ice leads Turbulence parametrization Microscale atmospheric modelling Large eddy simulation Airborne observations 500 500 Science ddc:500 Dissertation doctoralThesis 2020 ftsubbremen https://doi.org/10.26092/elib/428 2022-11-09T07:10:13Z Im Nord- und Südpolarmeer ist das Klimasystem der Erde durch viele unterschiedliche Wechselwirkungsprozesse zwischen Atmosphäre, Ozean und Meereis geprägt. Die Meereisbedeckung spielt dabei durch ihren isolierenden Effekt und dem folglich minimierten Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre eine wichtige Rolle. Nichtsdestotrotz, auch in der kalten Jahreszeit mit großflächiger Meereisbedeckung ist ein starker turbulenter Transport von Wärme und Feuchte zwischen dem relativ warmen Ozean hinein in die kalte Atmosphäre möglich, zum Beispiel durch längliche Öffnungen (Rinnen) im Meereis. Der konvektive Transport über Rinnen wird durch starke Temperaturunterschiede verursacht, was zu konvektiven Plumes mit verstärkter Turbulenz und einem starken Einfluss auf die Charakteristika der atmosphärischen Grenzschicht führt. Dieser Einfluss hängt wiederum von der Rinnengeometrie und den meteorologischen Bedingungen ab. Verständnis und Quantifizierung dieser eher kleinskaligen Prozesse sind entscheidend, um Modellergebnisse zu verbessern, was auch die Ergebnisse großskaliger (Klima-)Modelle betrifft. Diese Dissertation beinhaltet eine detaillierte Untersuchung der Strömung über Rinnen, vornehmlich mithilfe von kleinskaliger numerischer Modellierung. Durch die im Modell verwendete Gittergröße können konvektive Plumes aufgelöst werden, nicht jedoch einzelne turbulente Wirbel, was eine Parametrisierung turbulenter Flüsse sowie eine Validierung der zugehörigen Ergebnisse vonnöten macht. Hauptsächlich geht es in dieser Arbeit um die Herleitung einer verbesserten Parametrisierung der turbulenten Flüsse über Rinnen mit verschiedener Breite. Idealisierte und beobachtete Fälle werden unter Verwendung der neuen und bereits existierender Parametrisierungen simuliert und mithilfe von Referenzdaten evaluiert. Des weiteren wird eine vorläufige Studie durchgeführt, mit der mögliche Auswirkungen von kleinskaligen, rinnengenerierten atmosphärischen Prozessen auf größeren Skalen gezeigt werden. Doctoral or Postdoctoral Thesis Sea ice Media SuUB Bremen (Staats- und Universitätsbibliothek Bremen) |
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Open Polar |
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Convection over sea ice leads Turbulence parametrization Microscale atmospheric modelling Large eddy simulation Airborne observations 500 500 Science ddc:500 |
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Convection over sea ice leads Turbulence parametrization Microscale atmospheric modelling Large eddy simulation Airborne observations 500 500 Science ddc:500 Michaelis, Janosch Modelling and parametrization of turbulent convective processes over leads in sea ice |
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Im Nord- und Südpolarmeer ist das Klimasystem der Erde durch viele unterschiedliche Wechselwirkungsprozesse zwischen Atmosphäre, Ozean und Meereis geprägt. Die Meereisbedeckung spielt dabei durch ihren isolierenden Effekt und dem folglich minimierten Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre eine wichtige Rolle. Nichtsdestotrotz, auch in der kalten Jahreszeit mit großflächiger Meereisbedeckung ist ein starker turbulenter Transport von Wärme und Feuchte zwischen dem relativ warmen Ozean hinein in die kalte Atmosphäre möglich, zum Beispiel durch längliche Öffnungen (Rinnen) im Meereis. Der konvektive Transport über Rinnen wird durch starke Temperaturunterschiede verursacht, was zu konvektiven Plumes mit verstärkter Turbulenz und einem starken Einfluss auf die Charakteristika der atmosphärischen Grenzschicht führt. Dieser Einfluss hängt wiederum von der Rinnengeometrie und den meteorologischen Bedingungen ab. Verständnis und Quantifizierung dieser eher kleinskaligen Prozesse sind entscheidend, um Modellergebnisse zu verbessern, was auch die Ergebnisse großskaliger (Klima-)Modelle betrifft. Diese Dissertation beinhaltet eine detaillierte Untersuchung der Strömung über Rinnen, vornehmlich mithilfe von kleinskaliger numerischer Modellierung. Durch die im Modell verwendete Gittergröße können konvektive Plumes aufgelöst werden, nicht jedoch einzelne turbulente Wirbel, was eine Parametrisierung turbulenter Flüsse sowie eine Validierung der zugehörigen Ergebnisse vonnöten macht. Hauptsächlich geht es in dieser Arbeit um die Herleitung einer verbesserten Parametrisierung der turbulenten Flüsse über Rinnen mit verschiedener Breite. Idealisierte und beobachtete Fälle werden unter Verwendung der neuen und bereits existierender Parametrisierungen simuliert und mithilfe von Referenzdaten evaluiert. Des weiteren wird eine vorläufige Studie durchgeführt, mit der mögliche Auswirkungen von kleinskaligen, rinnengenerierten atmosphärischen Prozessen auf größeren Skalen gezeigt werden. |
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Jung, Thomas Haas, Christian |
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Michaelis, Janosch |
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1766194311597129728 |