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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-24461
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2005/2446/


Wirkung von Zyklonen auf das Meereis in der Framstraße : Modellrechnungen und Beobachtungen

Impact of cyclones on sea ice in the Fram Strait : Numerical simulations and observations

Schröder, David

pdf-Format:
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SWD-Schlagwörter: Tiefdruckgebiet , Meereis , Nordpolarmeer
Freie Schlagwörter (Deutsch): Eisdrift , Eisexport , Framstraße
Freie Schlagwörter (Englisch): cyclone , sea ice , ice drift , ice export , Fram Strait
Basisklassifikation: 38.84 , 38.90
Institut: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Brümmer, Burghard (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.02.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 27.04.2005
Kurzfassung auf Deutsch: Der Meereisexport aus der Arktis ist von globaler Bedeutung, weil er durch sein Süßwasser die ozeanische Schichtung und somit die thermohaline Zirkulation beeinflusst. In der vorliegenden Arbeit wird die Wirkung von Zyklonen auf das Meereis und insbesondere den Eistransport sowohl anhand von Beobachtungsdaten aus den beiden FRAMZY-Feldexperimenten (Framstraßenzyklonen) im April 1999 und März 2002 als auch anhand von Simulationen mit einem numerischen Meereismodell untersucht. In den Simulationen wird das dynamisch-thermodynamische Meereismodell mit 6-stündlichen EZMW-Analysen (Europäisches Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage) für die Atmosphäre und 6-stündlichen Daten einer MPI-OM-Simulation (Max-Planck-Institute Ocean Model) für den Ozean angetrieben. Vergleiche zwischen beobachteter und simulierter Variabilität der Eisdrift und der Lage des Eisrandes zeigen, dass die gewählte Modellkonfiguration für die Untersuchung dieser Arbeit geeignet ist. Die sieben beobachteten Zyklonen verusachen in der Framstraße Änderungen der Lage des Eisrandes um bis zu 100 km pro Tag und eine verbreitete Abnahme des Eisbedeckungsgrades um 2 % bis über 10 %. Die Modellstudien zeigen, dass diese Abnahme nur dann simuliert wird, wenn die Ozeanströmung im Kernbereich der Zyklone stark divergent ist. Bemerkenswert ist der Einfluss der Ozeanströmung auf Divergenz und Scherdeformation der Eisdrift. Durchgeführte Sensitivitätsexperimente legen nahe, dass die zum Antrieb verwendete Ozeanströmung aus 6 m Tiefe für festgestellte Unterschiede zwischen Simulation und Beobachtung hauptverantwortlich ist. Der simulierte Eistransport zeigt eine hohe Variabilität auf einer Zeitskala von Stunden bis Tagen, wobei die Episoden mit Framstraßenzyklonen lokale Minima des Eistransportes darstellen. Diese Minima werden nicht durch die lokale Wirkung des Zyklonenwindfeldes, sondern primär durch die großräumige Bodendruckverteilung verursacht. Eine Verschiebung der Gebiete mit größter Zyklonenaktivität im Europäischen Nordmeer würde den Eistransport erheblich beeinflussen.
Kurzfassung auf Englisch: The sea ice export from the Arctic is of global importance due to its fresh water which influences the oceanic stratification and, thus, the global thermohaline circulation. This study deals with the effect of cyclones on sea ice and sea ice transport in particular on the basis of observations from two field experiments FRAMZY 1999 and FRAMZY 2002 in April 1999 and March 2002 as well as on the basis of simulations with a numerical sea ice model. The simulations realised by a dynamic-thermodynamic sea ice model are forced with 6-hourly atmospheric ECMWF-analyses (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) and 6-hourly oceanic data of a MPI-OM-simulation (Max-Planck-Institute Ocean Model). Comparing the observed and simulated variability of the sea ice drift and of the position of the ice edge shows that the chosen configuration of the model is appropriate for the performed studies. The seven observed cyclones change the position of the ice edge up to 100 km per day and cause an extensive decrease of sea ice coverage by 2 % up to more than 10 %. The decrease is only simulated by the model if the ocean current is strongly divergent in the centre of the cyclone. The impact is remarkable of the ocean current on divergence and shear deformation of the ice drift. As shown by sensitivity studies the ocean current at a depth of 6 m -- the sea ice model is forced with -- is mainly responsible for the ascertained differences between simulation and observation. The simulated sea ice transport shows a strong variability on a time scale from hours to days. Local minima occur in the time series of the ice transport during periods with Fram Strait cyclones. These minima are not caused by the local effect of the cyclone's wind field, but mainly by the large-scale pattern of surface pressure. A displacement of the areas of strongest cyclone activity in the Nordic Seas would considerably influence the ice transport.

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Letzte Änderung: 21.11.13