Verwendung von numerischen Simulationen zur Analyse von ozeanischer Wassermassen: Transformation aus Eulerischen und Lagrangeschen Blickwinkeln

Da Messwerte des Ozeans räumlich sowie zeitlich begrenzt sind, werden in der physikalischen Ozeanographie häufig numerische Simulationen eingesetzt, um Meeresströmungen und Transformation von Wassermasseneigenschaften zu untersuchen. Diese Wassermassentransformation (WMT) erfolgt zu einem großen Teil durch Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Ozean, die Temperatur- und Salzgehaltsgradienten verstärken und dadurch den Auftrieb der Wassermassen verändern. Die wichtigsten Antriebsfaktoren sind Niederschlag, Verdunstung und Wärmeströme, aber auch Zustrom von Süßwasser aus Flüssen, Meereisschmelze und -formation spielen eine Rolle. Da Wärmeströme insbesondere in tropischen Regionen die Temperatur des Ozeans erhöhen, wird die Wärme durch Ozeanströmungen von den niedrigen in die höheren Breitengrade transportiert. Dieser Oberflächenantrieb und der Wärmetransport wird durch kleinräumige diffusive Prozesse im Inneren des Ozeans ausgeglichen. Obwohl diese Mischungsprozesse relativ schwach sind, wirken sie auf ein großes Volumen und führen entsprechend zu einer Abschwächung der Temperatur- und Salzgehaltsgradienten.

Der Vortrag stellt die diathermohaline Stromfunktion vor, die den Rotationsanteil der globalen Wassermassentransformation im Temperatur-Salzgehalts-Raum ausdrückt. Diese Methode bietet eine Möglichkeit Modelldatensätze kompakt zu vergleichen, indem das dreidimensionale Strömungsfeld mit Informationen von Temperatur und Salzgehalt kombiniert werden. Zudem werden Trajektionssimulationen vorgestellt, die verwendet werden, um zu analysieren wann und wo Wassermassen ihre Eigenschaften wie Temperatur und Salzgehalt verändern.