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Quantifizierung mariner Turbulenz
durch Beobachtungen
und numerische SimulationenHans Burchard
Institut fur Ostseeforschung Warnemunde
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 1/16
Inhalt
� Moderne Beobachtungsmethoden:Mikrostruktursonden und hochauflösende ADCP
� Neue Modellwerkzeuge: GOTM und GETM
� Verifikation von GOTM und GETM durchBeobachtungen
� Projektierte Anwendung: Vermischung imArkona-Becken
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 2/16
MikrostruktursondeMessung der Dissipationsrate
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mit Hilfe modernerTechnologie:
Zusammenarbeit mit ISW-Wassermesstechnik Dr. Hartmut Prandke, Petersdorf
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 3/16
Hochauflösendes ADCPMessung der Schubspannung � �
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und der Turbulenz-produktion
� �� � �� �� � � mit Hilfe neuer ADCP-Technologie:
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Fehler bei RDI-mode 1: ) 0.1 . . . 0.25 Pa
Fehler bei RDI-mode 12: ) 0.01 . . . 0.025 Pa
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 4/16
Hochauflösendes ADCPBeispiel aus der Menai Strait, Nord-Wales:
pers. comm. Tom P. Rippeth, Bangor, Wales
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 5/16
Turbulenzmodellierung
http
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m.n
et
Challenge
Aim
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Key features
Software
Fortran code
Test cases
Forcing
How to run?
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PPM:
10/26/00 20:48:54
New
GOTM is a one-dimensional numerical modeldeveloped and supported by a core team ofocean modellers. GOTM aims at simulatingaccurately vertical exchange processes in themarine environment where mixing is known toplay a key role. GOTM is freely available underthe GPL (Gnu Public License).
The interested user can download the sourcecode, a set of test cases (Papa, November, Flex,...) and a comprehensive report.
You are warmly invited to join the GOTM mailinglist and send any comments/questions to theGOTM team or become a GOTM contributor. TheGOTM developers are grateful to their sponsors.
Page "www.gotm.net" maintained by webmaster. Last update: 10/28/00 18:10:02
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 6/16
Nördliche Nordsee: GOTMBathymetrie und Stationskarte
356˚
356˚
358˚
358˚
0˚
0˚
2˚
2˚
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60˚ 60˚
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0
100
100
100
200300
356˚
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0˚
0˚
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60˚ 60˚
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Norw
ay
Scotland
0˚ 30'
0˚ 30'
0˚ 45'
0˚ 45'
1˚ 00'
1˚ 00'
1˚ 15'
1˚ 15'
1˚ 30'
1˚ 30'
1˚ 45'
1˚ 45'
2˚ 00'
2˚ 00'
59˚ 00' 59˚ 00'
59˚ 15' 59˚ 15'
59˚ 30' 59˚ 30'
59˚ 45' 59˚ 45'100
100
110
120
120
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150
150
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0˚ 30'
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1˚ 00'
1˚ 00'
1˚ 15'
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1˚ 30'
1˚ 30'
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1˚ 45'
2˚ 00'
2˚ 00'
59˚ 00' 59˚ 00'
59˚ 15' 59˚ 15'
59˚ 30' 59˚ 30'
59˚ 45' 59˚ 45'
Burchard et al. [2002]
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 7/16
Nördliche Nordsee: GOTMWind und Gezeiten
0.00.10.20.30.40.5
Surface stress at station NNSPSfrag replacements
Q / (W m )
�
/(N
m
�� )
0.00.10.20.30.40.5
21/1012:00
22/1000:00
22/1012:00
23/1000:00
23/1012:00
Date in 1998
Bed stress at station NNS
ADCPModel
PSfrag replacements
Q / (W m )
�
/(N
m
�� )
Burchard et al. [2002]
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 8/16
Nördliche Nordsee: GOTMDissipationsraten
Burchard et al. [2002]
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 9/16
Strömungsmodellierung
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33.8
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34
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34
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34.3
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34.8
33.8
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34
34.1
34.2
34.3
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34.4
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34.5
34.6
34.6
34.7
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34.8
34.8
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 10/16
Süßwasserlinse
5
10
15
20
25
5 10 15 20 25
33.8
33.9
34
34.1
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34.3
34.4
34.4
34.5
34.5
34.6
34.6
34.7
34.7
34.8
34.8
34.8
1.0 m/s
x / km
y / k
m
Burchard and Bolding [2002]
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 11/16
Tide-Elbe in 3D: GETM
9°00' 10' 20' 30' 40' 50' 50' 40' 30' 10°00'
54°00'
53°30' 0 10km
53°40'
53°50'
20' 8°10'
54°10'
Scharhörn
Gr. Knechtsand
Neuwerk
Cuxhaven
Friedrichskoog
Oste
Nord-
Ost
see-
Kana
l
Stör
Wischh. Süderelbe
Schwinge
Krückau
Pinnau
Este
Lühe
Med
em
Brunsbüttel
Glückstadt
Stade
Hamburg 630
640 650
660
670
680
690
700
710 720
730
740
Strom-km 700
Trischen
Watt
WGE Be 10.96
Mühlen- berger Loch
Pagensand
Medemgrund
Neufelder Sand
Großer Vogelsand
Medemsand
Gelbsand
Animation
Zusammenarbeit mit Manuel Ruiz Villarreal, Spanish Institute of Oceanography, A Coruña
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 12/16
Nordsee und Ostsee in 3D
200
400
600
800
200 400 600 800 1000
DS
0
100
200
300
400
500H[m]
NS/BS
CS1
CS2
CS3
ST1
ST2
ST3ST4
ST5 ST6
ST7
PSfrag replacements
/ m� / nm
�/nm
Burchard and Bolding [2001]
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 13/16
Darsser Schwelle, GETM
-10
0
0 50 100 150 200 250 300 350
0
5
10
15
20
25PSfrag replacements
�/m
�
/
�
C
Temperatur
-10
0
0 50 100 150 200 250 300 350
8
10
12
14
16
18
20
PSfrag replacements
�/m
/ CTemperatur
Julian Day 1997
�
/ psu
Salzgehalt
Burchard and Bolding [2001]
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 14/16
Darsser Schwelle, Messungen
Copyright C 2000 Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 15/16
Ausblick: Offshore Windparks
Quelle: B.U.N.D. MV
Sitzung des IOW-Kuratoriums, Warnemunde, 16.01.2003 – p. 16/16
