Meereswissenschaftliche Berichte No 22 1997 - Marine Science Reports No 22 1997
http://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-1997-0022
doi:10.12754/msr-1997-0022
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Experimentelle Simulationen windangeregter dynamischer Muster in hochauflösenden numerischen Modellen

Lindow, Helma

Abstract. The GFDL-MOM, being designed for glqbal scale modelling (o(1000 km)), is tested for its ability to simulate mesoscale phenomena (0(10 km)) in shelf seas like the Baltic. The dynamics of the Baltic are mainly forced by wind and air pressure, typical time scales are 3-5 days. The typical spatial scale of wind forced processes like Kelvin waves, coastal jets, coastal upwelling and so on is the 1st baroclinic Rossby radius (in the Baltic 2-7 km). It will be examined if the numerical model is able to describe these processes with their correct spatial and temporal behavior. The influence of different parameters of the model as for example horizontal gridpoint distance or the parameterisation of mixing processes on the model results are examined. The high variabilty of the windinduced processes makes it difficult to compare model results and measurements. Thats why model results are compared with analytical calculations. It can be shown by this comparision that the model gives a good description of the characteristic processes if the horizontal grid spacing is less then 1/3 of the local 1st baroclinic Rossby-Radius. In different model runs coastal processes are stimulated by suitable wind fields. Their characteristics (like spatial scale and progression velocity) agree with the results from analytical theory. Their temporal and spacial evolution agree with given measurements. The results of this article show that the chosen, for global questions designed model, is an appropriate tool for local studies of mesoscale processes.

Abstract. In dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit das für globale Fragestellungen (o(1000 km)) konzipierte GFDL-Zirkulationsmodell geeignet ist, mesoskalige Phänomene (o(10 km)) in Randmeeren wie der Ostsee zu simulieren. Die Dynamik der Ostsee ist vorwiegend vom Wind und Luftdruck (typische Zeitskala 3-5 Tage) angetrieben. Die typische räumliche Skala der vom Wind an den Küsten angeregten Prozesse wie Kelvinwellen, Küstenstrahlströme, Auftriebsgebiete usw. ist der Rossby-Radius (in der Ostsee 2-7 km). Untersucht wird, ob das numerische Modell in der Lage ist, diese Prozesse in ihrer räumlichen und zeitlichen Entwicklung korrekt wiederzugeben. Der Einfluß verschiedener Modellparameter, wie zum Beispiel horizontaler Gitterpunktabstand oder Formulierung von Austauschprozessen, auf die Modellergebnisse wird untersucht. Aufgrund der starken Variabilität der vom Wind angeregten Prozesse ist der Vergleich der Modellergebnisse mit Messungen nur bedingt möglich. Daher werden Modellresultate mit den Ergebnissen analytischer Berechnungen verglichen. Dadurch kann gezeigt werden, daß die Formulierung der Modellgleichungen und die Anordnung der Variablen auf dem 3-dimensionalen Modellgitter die charakteristischen Prozesse gut abbilden, wenn der horizontale Gitterpunktabstand weniger als 1/3 des lokalen Rossby-Radius beträgt. In verschiedenen Modelläufen werden durch geeignete Windfelder küstennahe Prozesse angeregt. Ihre Charakteristika (wie räumliche Skala und Laufzeit von Wellen) entsprechen den Ergebnissen der analytischen Theorie. Ihre zeitliche und räumliche Entwicklung entspricht qualitativ den vorliegenden Beobachtungen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, daß das gewählte, für globale Fragen konzipierte, Modell ein passendes Werkzeug für lokale Studien mesoskaliger Prozesse ist.

Citation

Helma Lindow: Experimentelle Simulationen windangeregter dynamischer Muster in hochauflösenden numerischen Modellen. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 22 (1997), doi:10.12754/msr-1997-0022

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