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:18-63690
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6369/


Processes of stratification and destratification in the Mekong ROFI - seasonal and intraseasonal variability

Prozesse des Schichtungsauf- und -abbaus im Mekong ROFI - saisonale und intrasaisonale Variabilität

Hein, Birte

pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (5.742 KB) 


SWD-Schlagwörter: Meeresströmung , Dichteströmung , Schichtung <Hydrologie> , Direkte numerische Simulation , Variabilität , Monsun , Gezeiten
Freie Schlagwörter (Deutsch): Potentielle Energieanomalie , Mekong ROFI , HAMSOM , Dichteschichtung
Freie Schlagwörter (Englisch): Potential Energy Anomaly , Mekong ROFI , HAMSOM , Density Stratification
Basisklassifikation: 38.90
Institut: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Pohlmann, Thomas (PD Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 25.01.2013
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 09.09.2013
Kurzfassung auf Englisch: The Mekong River discharges a great amount of freshwater into the South China Sea annually. This freshwater supply has a considerable effect on the physical processes in this region, i.e., the Mekong Region Of Freshwater Influence (ROFI). These physical processes establish the level of stratification of the water column. Both sediment dynamics and dynamics of the marine ecosystem are strongly influenced by the governing physical processes and the resulting level of stratification of the water column.
The Mekong ROFI – situated in tropical latitudes – is subject to strong seasonal variability in terms of river runoff and monsoon winds, both of which force the physical processes in this area. Therefore in this study, the Mekong ROFI is taken as a representative example to analyze the seasonal differences in the physical processes of a tropical ROFI. Methodically, the following steps are performed for this analysis: a model study, in-situ measurements and the application of the three-dimensional dynamic equation for the potential energy anomaly on the model results.
The hydrodynamic HAMburg Shelf Ocean Model (HAMSOM) is applied to the Mekong ROFI to simulate the currents and density distribution during the low-flow season (NE monsoon) and during the high-flow season (SW monsoon). The model results are validated with both measured in-situ and altimeter data. It is shown that the regional circulation as well as the salinity and temperature distributions are represented reasonably well by the model. The hydrodynamic model results display that during the NE monsoon a plume which is constraint to the coast flows southwestward in the direction of Kelvin wave propagation. During the SW monsoon a broad plume heads northeastward against the direction of Kelvin wave propagation.
To get an overview of the governing physical processes acting during each monsoon phase in the Mekong ROFI, the three-dimensional dynamic equation for the potential energy anomaly is applied to the numeric model results. The equation has been presented by different authors as a good tool to study the processes contributing to stratification and destratification of a water column. In this study, for the first time by means of the Mekong ROFI, the seasonal differences of a ROFI in tropical latitudes are analyzed by the equation.
In the three-dimensional dynamic equation for the potential energy anomaly six processes are differentiated to investigate the processes acting on stratification and destratification of the water column: horizontal advection; mean straining; non-mean straining; shear dispersion; mixing; and vertical advection. A comparison is made between the main processes which are of importance on a seasonal time scale during the low-flow and during the high-flow season. Both seasons are also considered to draw comparisons on the relevant processes on the tidal time scale. These results provide the basis for discussing whether it is possible to transfer the results from the tidal time scale to the seasonal time scale.
Altogether, the Mekong ROFI can be taken as a good proxy for analyzing the seasonal variability of physical processes in tropical latitudes. It is shown that not simply the flow direction of the river plume changes during the seasons, but that also the physical processes change significantly. Especially the flow reversal during summer coincides with a complex and variable superposition of the investigated physical processes. Identifying the seasonality of the processes is the necessary base for applied regional studies of the impact of climate change, sediment management and ecology.

Kurzfassung auf Deutsch: Jedes Jahr fließen große Mengen an Frischwasser über den Mekong in das südchinesische Meer. Diese Frischwasserzufuhr hat einen entscheidenden Einfluss auf die physikalischen Prozesse in diesem Küstengewässer, das auch als Mekong ROFI (Region Of Freshwater Influence) bezeichnet wird. Die physikalischen Prozesse bestimmen maßgeblich den Schichtungsaufbau bzw. -abbau in einer Wassersäule und haben somit einen unmittelbaren Einfluss sowohl auf die Sedimentdynamik als auch auf die Dynamik des marinen Ökosystems.
Das Mekong ROFI liegt in den tropischen Breitengeraden und ist deshalb im Hinblick auf den Abfluss und die Monsunwinde einer ausgeprägten saisonalen Schwankung unterworfen. Diese beiden Randbedingungen mit ihrer Saisonalität bestimmen die physikalischen Prozesse in dieser Region maßgeblich. Deshalb wird in dieser Studie das Mekong ROFI als ein repräsentatives Beispiel herangezogen, um die saisonalen Unterschiede in den physikalischen Prozessen eines tropischen ROFIs zu analysieren. Methodisch werden folgende Punkte für diese Analyse bearbeitet: eine Modellstudie, in-situ Messungen und die Anwendung der dreidimensionalen dynamischen Gleichung für die potentielle Energieanomalie auf die Modellergebnisse.
Das hydrodynamische HAMburg Schelf-Ozean-Modell (HAMSOM) wird verwendet, um die Strömungen und die Dichteverteilung im Mekong ROFI während der Niedrigwasserperiode (NO Monsun) bzw. der Hochwasserperiode zu simulieren (SW Monsun). Die Modellergebnisse werden sowohl mit gemessenen in-situ Daten als auch mit Altimeterdaten validiert. Es wird gezeigt, dass sowohl die regionale Zirkulation als auch die Salz- und Temperaturverteilungen hinreichend gut mit dem Modell abgebildet werden können. Die hydrodynamischen Modellergebnisse zeigen, dass sich die Flussfahne während des NO Monsuns südwestwärts ausbreitet, d.h. in Ausbreitungsrichtung einer küstengebundenen Kelvinwelle. Die Flussfahne ist dabei auf einen schmalen Streifen entlang der Küste beschränkt. Während des SW Monsuns erstreckt sich eine ausgedehnte Flussfahne nach Nordosten, d.h. entgegen der Ausbreitungsrichtung einer küstengebundenen Kelvinwelle.
Die numerischen Modellergebnisse werden verwendet, um einen Überblick über die physikalischen Prozesse zu erlangen, die während der jeweiligen Monsunphase im Mekong ROFI vorherrschen. Hierzu wird die dreidimensionale dynamische Gleichung für die potentielle Energieanomalie auf die Modellergebnisse angewandt. Verschiedene Autoren haben gezeigt, dass diese Gleichung ein gutes Werkzeug darstellt, um die physikalischen Prozesse zu beschreiben, die zu einem Schichtungsaufbau bzw. -abbau in der Wassersäule führen. In der vorliegenden Studie werden mit der Gleichung anhand des Mekong ROFIs zum ersten Mal die saisonalen Unterschiede der physikalischen Prozesse in einem ROFI der tropischen Breiten analysiert.
Um diejenigen Prozesse zu untersuchen, die zu einem Schichtungsaufbau bzw. -abbau in einer Wassersäule führen, kann mit der dreidimensionalen dynamischen Gleichung für die potentielle Energieanomalie zwischen sechs Prozessen unterschieden werden: die horizontale Advektion, die mittlere differentielle Advektion (sogenanntes „Straining“), die nichtlineare differentielle Advektion (nichtlineares Straining), die (Scherungs-) Dispersion, die vertikale Durchmischung und die vertikale Advektion. Auf saisonaler Ebene werden die vorherrschenden Prozesse während der Niedrigwasserperiode mit denen der Hochwasserperiode verglichen. Beide Perioden werden auch herangezogen, um die relevanten Prozesse auf der Ebene der Gezeitenperiode vergleichend zu betrachten. Die Ergebnisse liefern die Basis für die Diskussion, ob es möglich ist, Ergebnisse die auf der Ebene der Gezeitenperiode erzielt worden sind auf die saisonale Ebene zu übertragen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Mekong ROFI ein guter Proxy darstellt, um die saisonale Variabilität der physikalischen Prozesse in den tropischen Breiten zu analysieren. Es wird gezeigt, dass sich nicht nur die Strömungsrichtung der Flussfahne während der Monsunperioden, sondern auch die physikalischen Prozesse signifikant ändern. Vor allem die Strömungsumkehr während des Sommers geht mit einer komplexen und variablen Überlagerung der untersuchten physikalischen Prozesse einher. Eine direkte Übertagung der Ergebnisse von der Ebene der Gezeitenperiode auf die saisonale Ebene ist nicht möglich. Die zeitliche Variabilität der physikalischen Prozesse zu bestimmen, stellt eine wichtige Grundlage für angewandte regionale Studien über die Auswirkungen des Klimawandels, für das Sedimentmanagement und für die Ökologie dar.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende