Max-Planck-Institut für Meteorologie: Auf dem Weg zur Auflösung der internen Gezeiten im Ozean

In einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung zeigte Prof. Jin-Song von Storch zusammen mit anderen Wissenschaftler*innen, dass die Ozeankomponente des ICON-Modells in der Lage ist, die wichtigsten Eigenschaften von Tiden im offenen Ozean (auch bekannt als barotrope Gezeiten oder Oberflächengezeiten) realistisch zu simulieren. Diese Fähigkeit ist eine Voraussetzung dafür, dass die Ozeankomponente von ICON mit Auflösung im Kilometerbereich die internen Gezeiten realistisch simulieren kann, die im Inneren des Ozeans „leben“ und schwer zu beobachten sind. Interne Gezeiten stellen eine wichtige Quelle interner Wellen dar, die für die Vermischung des Ozeaninneren benötigt wird.

Interne Gezeiten sind die energiereichsten internen Wellen im Inneren des Ozeans. Im offenen Ozean werden sie erzeugt, wenn Tiden über Rücken und Berge am Meeresboden fließen. Interne Gezeiten spielen eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung des Wellenfeldes durch Wellen-Wellen-Wechselwirkungen und andere nichtlineare Prozesse. Diese Prozesse ermöglichen es, Wellenenergie in turbulente Bewegungen umzuwandeln, wodurch die für den Ausgleich der kontinuierlichen Energiezufuhr an der Meeresoberfläche notwendige Energie dissipiert werden kann. Interne Gezeiten sind daher entscheidend für die Etablierung von Energiepfaden im Ozean. Auf dem Weg zur Auflösung der internen Gezeiten müssen wir sicherstellen, dass Tiden im offenen Ozean realistisch simuliert werden.

Grafik — Amplitude (in cm) und Phase der M2-Tide, der stärksten Gezeitenkomponente im Ozean, simuliert durch die Ozeankomponente von ICON in der Standardkonfiguration R2B6 (a) und abgeleitet von TPXO9 (b). Die Farben zeigen die geografische Verteilung der Amplitude und die schwarzen Linien die Phase, einschließlich der amphidromen Punkte. von Storch et al, 2023

Auf der Grundlage einer Reihe von Gezeitenexperimenten und unter Verwendung der durch Beobachtungen eingeschränkten Tiden von TPXO9 (Egbert et al. 1994, Egbert und Erofeeva, 2002) fanden die Kolleg*innen der Abteilung Klimavariabilität am Max-Planck-Institut für Meteorologie heraus, dass die Ozeankomponente von ICON in der Lage ist, die Hauptmerkmale von Tiden im offenen Ozean zu erzeugen, wie sie durch die geografischen Verteilungen von Amplitude, Phase und amphidromen Punkten beschrieben werden. Sie zeigen, dass die Verwendung eines räumlich inhomogenen Gitters die Qualität der simulierten Tiden nicht beeinträchtigt, was für die Verwendung der Ozeankomponente von ICON in ihrer Teleskopkonfiguration von Bedeutung ist. Diese Teleskopkonfiguration ermöglicht ein globales Gitter mit einem lokal verfeinerten Gitter. Die Autor*innen zeigen weiter, dass die Implementierung einer Parametrisierung des topographischen Wellenwiderstands die Qualität der simulierten Tiden in tiefen Ozeanen unabhängig von den verwendeten Modellkonfigurationen verbessert, und dass die Implementierung der Parametrisierung des Selbstanziehungs- und Beladungseffekts in hoher Auflösung (10 km) der Ozeankomponente von ICON die Qualität der Tiden im tiefen Ozean verbessert. Schließlich zeigen sie, dass die Qualität der simulierten Tiden empfindlich auf den Zeitschritt oder die Parameter des Zeitschrittschemas reagiert, das zur Diskretisierung verwendet wird.

Originalpublikation

von Storch, J.-S., Hertwig, E., Lüschow, V., Brüggemann, N., Haak, H., Korn, P., Sing, V. (2023). Open-ocean tides simulated by ICON-O. Geoscientific Model Development, 16, 5179-5196. doi:10.5194/gmd-16-5179-2023.

Kontakt

Prof. Dr. Jin-Song von Storch
Max-Planck-Institut für Meteorologie
jin-song.von.storch@we dont want spammpimet.mpg.de

Back