A model-measurements comparison of atmospheric forcing and surface fluxes of the Baltic Sea.

Rudolph, Claudia (2006) A model-measurements comparison of atmospheric forcing and surface fluxes of the Baltic Sea. (Diploma thesis), Christian-Albrechts-Universität, Kiel, Germany, 70 pp.

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Abstract

Die Quantifizierung des Energie- und Wasserkreislaufs im Einzugsgebiet der Ostsee stellt ein wesentliches Ziel des internationalen BALTEXProgramms dar. Eine genaue Bestimmung des Wasser- und Energiebudgets kann aber nur durch den kombinierten Einsatz von gekoppelten Modellen und Beobachtungen erreicht werden. Dies erfordert eine detaillierte Validierung der Modellkomponenten bei umfangreicher Nutzung bereits vorhandener Beobachtungs-und Satellitendaten, einschließlich der genauen Analyse der Kopplungsmechanismen und Antriebsfunktionen, d. h. der Oberflächenflüsse bzw. der Wechselwirkung Ozean und Atmosphäre.

In dieser Arbeit werden der atmosphärische Antrieb, die Wärmeflüsse und der Oberflächenresponse des 3dimensionalen gekoppelten Meereis-Ozean Modells (BSIOM) näher untersucht und unter Verwendung meteorologischer Basisdaten Wärme- und Strahlungsflußdaten von verschiedenen Stationen in der Ostsee, Vergleiche mit Modelldaten angestellt. Die Beobachtungsdaten stammen aus der BASIS Messkampagne im Winter 1998 und 2001 sowie von den RV Alkor Reisen in den Jahren 2000 und 2001. Zusätzlich werden die meteorologischen Messdaten vom Kieler Leuchtturm und vom Institutsdach des IFM-GEOMAR genutzt, um einen statistischen Vergleich der meteorologischen Größen mit den berechneten Modelldaten durchzuführen.

Der simulierte kurzwellige Strahlungsfluß über Eis ist im Durchschnitt 15 Wm-2 geringer, als die entsprechenden Beobachtungen in den Winterexperimenten; in den Sommerexperimenten findet sich sogar eine Abweichung von ca. 40 Wm-2, was auf unterschiedliche Bedeckungsgrade in dem vorgeschriebenen atmosphärischen Antrieb und Beobachtungen hindeutet.

Die Berechnung der Wärmeflüsse erfolgt mit modellierten SSTs und vorgegebenem atmosphärischen Antrieb (meteorologischen Datenbank des SMHI). Der Vergleich der Wärmeflüsse mit Beobachtungen zeigt eine gute Korrelation, wenn auch die mittleren Differenzen des sensiblen Wärmeflusses zwischen 4 und 12 Wm-2 im Winter und ca. 25 Wm-2 im Sommer schwanken. Differenzen der latenten Wärme
liegen zwischen 10 und 70 Wm-2.
Der Vergleich der beobachteten und modellierten Windschubspannungen zeigt hohe Übereinstimmungen. Dies deutet darauf hin, dass die gewählte Berechnung des Oberflächenwindes aus dem Bodendruckfeld und der gewählten Parametrisierung zur Berechnung der Windschubspannung geeignet ist, den Impulsfluß zwischen Ozean und Atmosphäre realistisch zu beschreiben.
Die gewählten Parametrisierungen (Bulkformeln) zur Berechnung der Strahlungs, Wärme- und Impulsflüsse liefern gute Ergebnisse und erscheinen somit als Antrieb für das Ostseemodell (BSIOM) bei vorgegebenen atmospärischen Parametern geeignet.

Document Type: Thesis (Diploma thesis)
Thesis Advisor: Lehmann, Andreas
Keywords: Baltic Sea, coupled sea-ice-ocean model, air-sea interaction, surface fluxes, model-measurements comparison
Research affiliation: OceanRep > GEOMAR > FB1 Ocean Circulation and Climate Dynamics > FB1-ME Maritime Meteorology
Refereed: No
Date Deposited: 03 Dec 2008 16:52
Last Modified: 06 Jul 2012 14:54
URI: http://oceanrep.geomar.de/id/eprint/4904

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