Berlin 2012 – wissenschaftliches Programm

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UP: Fachverband Umweltphysik

UP 12: Climate - Modelling, joint session with jDPG

UP 12.3: Vortrag

Donnerstag, 29. März 2012, 11:30–11:45, HFT-FT 131

Skaleninvariante Horizontaldiffusion in einem Globalen Zirkulationsmodell — •Urs Schaefer-Rolffs und Erich Becker — Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik, D-18225 Kühlungsborn

Globale Zirkulationsmodelle (General Circulation Models, GCMs) sind für das Verständnis der Dynamik der globalen Zirkulation der Atmosphäre unentbehrlich. Grundlagen bilden die hydro- und thermodynamischen Gleichungen sowie die Wechselwirkungen der aufgelösten mit den nicht aufgelösten Skalen. So ist für die vollständige Beschreibung des Lorenzschen Energiezyklus die horizontale Energiekaskade in den subskaligen Bereich essentiell. Die dazu konventionell verwendete Hyperdiffusion ist jedoch nicht physikalisch konsistent.

Im Kühlungborn Mechanistic general Circulation Model verwenden wir seit 2007 das nichtlineare Smagorinsky-Schema basierend auf dem Mischungsweg-Konzept zur Parametrisierung der Horizontaldiffusion. Trotz einer erstmalig thermodynamisch korrekten Simulation des Energiezyklus zeigt das Smagorinsky-Schema Defizite. Um diese zu lösen, erweitern wir unser GCM mit dem Dynamischen Smagorinsky-Modell (DSM). Das DSM vermag die Mischungslänge lokal aus den kleinsten aufgelösten Skalen abzuschätzen.

In unserer Präsentation werden wir zunächst kurz auf die Theorie des DSM eingehen; nach unserem Kenntnisstand wurde das DSM bisher nicht in GCMs zur Parametrisierung der Horizontaldiffusion verwendet. Wir zeigen außerdem detailliert, welche Verbesserungen im Energiespektrum erreicht werden können.