Bremen 2017 – scientific programme

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UP: Fachverband Umweltphysik

UP 15: Klimamodellierung

UP 15.1: Talk

Thursday, March 16, 2017, 16:15–16:30, GW2 B3009

Konsistente 3D-Turbulenzparametrisierung in Zirkulationsmodellen — •Urs Schaefer-Rolffs — Institut für Atmosphärenphysik, Kühlungsborn

Wir präsentieren eine Erweiterung des Dynamischen Smagorinsky-Modells (DSM) zur Parametrisierung der subskaligen Impulsdiffusion in globalen Zirkulationsmodellen (GCM). Im Gegensatz zum Standardansatz des DSM wird der Testfilterbereich zur Bestimmung des Smagorinskyparameters von der Auflösungsskala getrennt, um potentielle Wechselwirkungen ausschließen zu können.

In GCMs werden des Weiteren durch die Schwerkraft bedingt horizontale und vertikale Skalen üblicherweise getrennt behandelt. Während für die turbulente Vertikaldiffusion von horizontalem Impuls ein klassischer Smagorinskyansatz geläufig ist, wird die turbulente Horizontaldiffusion in der freien Atmosphäre zumeist vernachlässigt. Wir zeigen, wie man das verallgemeinerte DSM in einem hydrostatischen GCM als subskalige Horizontaldiffusion formulieren kann, um das GCM ohne Hyperdiffusion stabil laufen zu lassen. Weiterhin wird die Idee der geschichteten Turbulenz verwendet, um auch für die Vertikaldiffusion einen dynamischen Ansatz formulieren zu können.

Beide Verbesserungen erlauben es, im GCM einen realistischen Verlauf des Spektrums der kinetischen Energie bis (fast) zur Auflösungsgrenze zu erzeugen. Die mögliche Übertragung des zugrundeliegenden Prinzips auf potentielle Temperatur oder Spurenstoffe wird abschließend diskutiert.