FAQ
© 2015 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-46256
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2010/4625/


The Large-Scale Geostrophic Flow-Field and Eddy Variability as seen from the TOPEX/Poseidon and Jason-1 Tandem Mission

Das großskalige geostrophische Strömungsfeld und Wirbelvariabilität anhand der TOPEX/Poseidon und Jason-1 Tandem-Mission

Scharffenberg, Martin G.

Originalveröffentlichung: (2010) Scharffenberg, M. G. and D. Stammer, 2010: Seasonal variations of the large-scale geostrophic flow-field and of eddy kinetic energy inferred from the TOPEX/Poseidon and Jason-1 Tandem Mission Data. Journal of Geophysical Research, 115, C0208.
pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (22.423 KB) 


SWD-Schlagwörter: Oberflächenströmung , Meer , Wirbel <Physik> , Satellitenfernerkundung , Energiespektrum , Kinetische Energie , Isotropie , eke
Freie Schlagwörter (Deutsch): geostrophische Geschwindigkeiten , Jahresgang , Zonale Jets , Altimetrie
Freie Schlagwörter (Englisch): geostropic velocities , annual cycle
Basisklassifikation: 38.90
Institut: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Stammer, Detlef (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.04.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 07.06.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Geostrophische Oberflächenströmungsanomalien wurden zur analyse der jährlichen Veränderungen der großskaligen geostrophischen Strömungen und des wirbelkinetischen Energiefeldes (EKE) der Ozeanzirkulation benutzt.
Die geostrophischen Strömungen wurden aus den Jason-1 - TOPEX/Poseidon (JTP) Tandem altimeter Wasseroberflächenauslenkungs- (SSH) messungsdaten mit Hilfe der Parallel-Spur-Methode mit einer Auflösung von 6.2 km antlang der Satellitenspur berechnet. Aufgrund des Bahnabstandes der beiden Satelliten können mit den Tandemmessungen nur großskalige Wirbel aufgelöst werden.
Die Analyse umfasst die gesamten 3-Jahre der Tandemmission (109 Repeatzyklen) von September 2002 bis September 2005.
Die entlang der Spur hochaufgelösten geostrophischen Geschwindigkeitsabschätzungen ermöglichen eine räumliche Kartierung auf einem 2°x 1° Gitter was einer verdoppelten Auflösung entspricht. Die Ozeanzirkulation weist eine leicht höhere meridionale Strömungsvariabilität von 10 - 20% in mittleren Breiten auf, während das Wirbelfeld in den Tropen durch die meist zonale variabilität des Strömungsfeldes dominiert ist. Dies stellt die Bedeutung einer anisotropen Betrachtungsweise des Strömungsfeldes heraus. Komplexe Strukturen erscheinen, betrachtet man das Verhältnis der Wirbelkinetischen Energie und der mittleren Energie. Das Verhältnis stellt jedoch eine untere Grenze dar. Die Untersuchung des saisonalen Strömungsänderungen zeigen jahreszeitliche Veränderungen der großen Stromsysteme, vor allem der zonalen Komponente. Dabei führen sie zu zonalen Jet-artigen strukturen im jährlichen Zyklus des südlichen Pazifik, Atlantik und Indischen Ozeans. In mittleren und hohen Breiten zeigen sich Anzeichen einer saisonal modulierten Veränderung der Sverdrupzirkulation. Vor allem in mittleren und hohen Breiten sind große Änderungen der windgetriebenen barotropen Zirkulation zu finden, die in anderen Altimeterprodukten nicht mehr zu finden sind. Auch das Feld der wirbelkinetischen Energie zeigt Amplitudenänderungen bei der jährlichen Periode. In niederen Breiten können diese durch saisonal modulierte Strömungen erklärt werden.
Die stärksten Signale zeigen sich im Golf von Tehuantepec nahe des zentralamerikanischen Kontinents sowie in der Great Whirl Region. Der Indische Ozean ist sowohl im Jahresgang als auch im 3-jährigen Mittel das energiereichste Becken. Die Frequenz- und Wellenzahlspektren werden für beide geostrophischen Geschwindikeitskomponenten sowie für die EKE auf globaler und regionaler Skala gezeigt. Neue Erkenntnisse ergeben sich aus der getrennten Betrachtung der beiden Geschwindigkeitskomponenten. So zeigt sich ein leicht erhötes Energieniveau der meridionalen Komponente im Frequenzraum unterhalb von 100 Tagen über dem gesamten extratropischen Ozean. Desweitern zeigen sich erstaunlich universelle Anstiege der Frequenzspektren aller extratropischen Regionen, jedoch bei unterschiedlichen Energieniveaus. Bei den aliasing Frequenzen der M2 und S2 Gezeiten lassen sich in einigen kontinentalen Shelfregionen Peaks finden die eine nicht ausreichende Korrektur des Gezeitensignals durch das FES204 Gezeitenmodell vermuten lassen. Bei den Wellenzahlspektren tritt der Bahnabstand der beiden Satelliten zueinander bei Wellenlängen von 100 - 20 km in Erscheinung. Trotzdem lassen sich neue Erkenntnisse für längere Wellenlängen finden, wie z.B. den steileren Anstieg der zonalen Geschwindigkeitskomponente im Vergleich zur Meridionlen. Neben den Unterschieden der beiden Geschwindigkeitskomponenten, findet man gleiche Anstiege aller extratropischen Regionen (außer der meridionalen Komponente in Regionen mit wenig Energie).
Die Steigungen der EKE Wellenzahlspektren deuten an, das die oberflächenquasigeostrophische (SQG) Turbulenztheorie die bessere Erklärung gegenüber der quasigeostrophischen (QG) Theorie für die Satellitendaten darstellt.
Kurzfassung auf Englisch: Geostrophic surface velocity anomalies are used to analyze the annual variations of the large-scale geostrophic currents and of the eddy kinetic energy (EKE) field of the ocean circulation. The underlying geostrophic currents were estimated from the Jason-1 -
TOPEX/Poseidon (JTP) tandem altimetric sea surface height (SSH) measurements using the parallel-track-approach with a 6.2km along-track resolution. However, due to the given separation of the tracks of the two satellites, only large mesoscale eddies are resolved by the tandem measurements. The analysis covers the entire 3-year period of the tandem
mission (109 repeat cycles) from September, 2002, to September, 2005. The high resolution along-track availability of the geostrophic velocity estimates allows for a spacial mapping of all quantities on a 2°x 1° grid, resulting in a doubled mapping resolution. The ocean circulation is shown to have a slightly higher meridional variability by 10 to 20% in mid latitudes,
while in the tropics the EKE field is dominated by the variability of the mostly zonal current field which clarifies that in some regions it can be important to assume anisotropy. Very complex structures emerge in the ratio of EKE and mean kinetic energy (MKE). However, the ratio is shown to be a lower bound estimate. The investigation of the seasonal flow changes reveals annual variations of all major current systems, particularly of the zonal flow-field in low latitudes. There, they lead to zonal jet-like structures on the annual cycle
in the southern Pacific, Atlantic, and Indian Ocean. In mid and high latitudes, indications of a seasonally modulated strength of the Sverdrup circulation emerge from the analysis.
Noticeable in mid- and high latitudes are large changes in the wind-driven barotropic circulation that are not represented in other altimetric velocity products. The EKE field also shows changes in its amplitude on the annual period. In low latitudes, these can be explained by seasonally modulated currents. The strongest signals appear in the Gulf of Tehuantepec
close to the Central American continent and in the Great Whirl region. On the annual period (as well as for the 3-year mean EKE), the Indian Ocean is the most energetic basin.
The frequency and wavenumber spectra are shown for both geostrophic velocity components and for the EKE on global and regional scales. New insights are obtained due to the separate consideration of both velocity components such as a slightly higher energy level for the meridional component in the frequency range below 100 days over the entire extra-tropical ocean. Furthermore, strikingly universal frequency-slopes are found for all extra-tropical regions, thought containing different power spectral densities (PSD). On the aliasing frequencies of the M2 and S2 tides, peaks exist in some regions on the continental shelves that suggest an insufficient correction of the tidal signal from the FES2004 tidal model. For the wavenumber spectra, the resolution of the tandem mission becomes evident for wavelengths shorter than 100 - 200 km. Nevertheless, new features appear for longer wavelengths such as the steeper slope for the zonal velocity component compared to the meridional. Besides the differences between the velocity components, nearly equal slopes are found within the wavenumber spectra of all extra-tropical regions (excluding the meridional component
of the low energy regions). The slopes of the EKE wavenumber spectra indicate that the surface quasi geostrophic (SQG) turbulence theory is a better explanation than the quasi geostrophic (QG) theory for the satellite data.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende