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Impuls- und Wärmeaustausch zwischen der Atmosphäre und dem eisbedeckten Ozean

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Garbrecht, T. (2002): Impuls- und Wärmeaustausch zwischen der Atmosphäre und dem eisbedeckten Ozean , Reports on Polar Research, 410, Alfred Wegener Institut for Polar and Marine Research, Bremerhaven. Dissertation., 114 .
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Die Polarsternfahrt ARK XII führte in die Laptev- und in dieKara-See. Zwischen dem 25. Juli und dem 5. September 1996wurden Messungen atmosphärischer Prozessein der polaren Grenzschicht mit einer Turbulenzmessanlageam Bugkran von Polarstern durchgeführt, so dass die Strukturder oberflächennahen Luftschicht in Abhängigkeit von denEigenschaften der Oberfläche erfasst werden konnte. Diemeteorologischen Bedingungen der sommerlichen Arktis sindgeprägt von schwachen Gradienten des Luftdruckes und derTemperatur, weshalb überwiegend geringe Windgeschwindigkeitenund vernachlässigbare Wärmeflüsse vorgefunden wurden.Die Messungen werden zunächst genutzt, um kleinskaligeProzesse bei der Überströmung von Inhomogenitäten desUntergrundes zu untersuchen.Anhand von Prozessstudien wird qualitativ und quantitativuntersucht, wie Presseisrücken und Polynjas dieoberflächennahe Strömung sowie den turbulenten Austausch vonImpuls, Wärme und Wasserdampf modifizieren.Die Messungen dienen aber auch zur Initialisierung undVerifizierung von Modellstudien kleinskaliger Prozesse inder polaren Grenzschicht.Unter Verwendung des Formwiderstandskonzeptes wird derImpulsaustausch zwischen der Atmosphäre und demmit Meereis bedeckten Polarmeer berechnet. Dabeikann der aerodynamische Gesamtwiderstand des Meereisesals die Summe des Oberflächenwiderstandes der glattenMeereisoberfläche und des Formwiderstandes einzelnerHindernisse, wie Eisrücken und Schollenkanten, betrachtetwerden. Der Formwiderstand von Eisrücken wird mit Hilfe einerneuen Parametrisierung des Widerstandsbeiwertes und unterBerücksichtigung der Abschattung berechnet, womit einegute Übereinstimmung zwischen den berechneten und den vomSchiff und dem Polar-2-Flugzeug gemessenenImpulstransferkoeffizienten erzielt wird.Mittels weiterer Sensitivitätsstudien wird untersucht,welchen Einfluss die Abschattung des Windfeldes bei dichtstehenden Presseisrücken und die Dichteschichtung derAtmosphäre auf den oberflächennahen Impulstransfer ausüben.Die Studien zeigen, dass beide Effekte unter realistischenMeereisbedingungen und bei sommerlichen Verhältnissenvernachlässigbar sind.

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