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Wissenschaftliche Monitoringkonzepte für die Deutsche Bucht (WIMO)

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Assimilation gewässerphysikalischer Parameter - Ziele:

Verflechtung von in situ Beobachtungen und numerischen Simulationen zur
Evaluierung von Beobachtungen und Verbesserung der flächendeckenden Re-
produktion bzw. Vorhersage von Wellen, Partikeltransport, Salz-, Thermo- und
Hydrodynamik.

Problembeschreibung:

In-situ Beobachtungen sind im Allgemeinen zeitlich hoch aufgelöst und messtechnisch sehr
präzise aber stark durch lokale Prozesse beeinflusst. Um aus solchen Beobachtungen ein
tieferes Verständnis von übergeordneten ozeanographischen Prozessen oder den
allgemeinen Zustand von größeren Gebieten abzuleiten, ist deshalb die Entwicklung von
spezifischen Filteransätzen nötig. Demgegenüber bieten flächendeckend arbeitende
numerische Modelle einen guten Einblick in die im Allgemeinen vorherrschende Dynamik
einer bestimmten Region, sind aber meist nur begrenzt dazu in der Lage, alle aus
Beobachtungen bekannten Systemzustände mit einer hinreichenden Genauigkeit zu
reproduzieren.

Fehler der simulierten Oberflächentemperatur im Februar 2011 mit (rechts) und ohne (links Assimilation von SST-Daten aus dem Operational Sea Surface Temperature and Sea Ice Analysis (OSTIA) Datensatz. 

 

 


Future Ems (ongoing)

Das BUND-BMBF Projekt Future Ems wird mit Unterstützung des Niederländischen Wissenschaftsministeriums von insgesamt acht Partnerinstituten, darunter die Universitäten Olden, Delft und Utrecht, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht und das Forschungsinstitut Senckenberg, umgesetzt. 

 

In Oldenburg nehmen die AGs Marine Sensorsysteme (verantwortlich Dr. Thomas Badewien) und AG Küstenforschung (Prof. Emil Stanev) teil. Zum WP der AG Küstenforschung gehören Simulation der Hydrodynamik in der Emsmündung, der Abgleich von Beobachtungsdaten und Modellergebnissen, sowie die statistische Bewertung der Messtrategie und der Modellsimulation. Hierus resultieren Erkenntnisgewinne über die Tidedynamik in der Ems, den Transport gelöster und ungelöster Stoffe durch die Tiden und im Tidenmittel. Ziel ist es, ein vertieftes Verständnis der Verschlickungsproblematik in der Tideems vorzubereiten und zu erreichen. 

Die bisherigen Modellergebnisse wurden zum einen mit dem GETM-Modell (zB. Burchard et al. 2004) sowie mit dem SELFE-Modell (Zhang & Baptista, 2008) gewonnen. Anhand der Modelle wurde das Zusammenspiel von barotropen Druckgradienten (Tiden und Frischwassereintrag) und Dichtegradienten entlang der drei Raumachsen validiert, nachvollzogen und beschrieben (Pein et al. 2014). Zur Zeit wird das Modell weiter verbessert, sowie Schritte Datenprodukten unternommen, welche Modell und Messungen kombinieren.

 

Abb.: Verhältnis zwischen maximalem Flut- und Ebbstrom  

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Burchard, Hans, Karsten Bolding, and Manuel Ruiz Villarreal. "Three-dimensional modelling of estuarine turbidity maxima in a tidal estuary." Ocean Dynamics 54.2 (2004): 250-265.

Pein, Johannes Ulrich, Emil Vassilev Stanev, and Yinglong Joseph Zhang. "The tidal asymmetries and residual flows in Ems Estuary." Ocean Dynamics (2014): 1-23.

Zhang, Yinglong, and António M. Baptista. "SELFE: a semi-implicit Eulerian–Lagrangian finite-element model for cross-scale ocean circulation." Ocean Modelling 21.3 (2008): 71-96.

CONCLUDED

SeSAME

SESAME

SESAME - Southern European Seas: Assessing and Modelling Ecosystems

SESAME ist ein internationales Forschungsprojekt zur Erforschung der Ökosysteme des Mittelmeerse und Schwarzen Meeres und deren angrenzende Bereiche. Der interdisziplinäre Charakter des Projekts, welches durch die Europäische Kommission unterstützt wird, ermöglicht es Wissenschaftlern ihr Know-How in den Disziplinen Meeresbiologie, Biodiversität, physikalischer und chemischer Ozeanographie und Sozioökonomie zusammenzubringen, um frühere und zukünftige Veränderungen der Ökosysteme besser verstehen zu können.

ECOOP

ECOOP

ECOOP - European COastal Sea OPerational Observing and Forecasting System

The overall goal of ECOOP is to: Consolidate, integrate and further develop existing European coastal and regional seas operational observing and forecasting systems into an integrated pan- European system targeted at detecting environmental and climate changes, predicting their evolution, producing timely and quality assured forecasts, providing marine information services (including data, information products, knowledge and scientific advices) and facilitate decision support needs.

STREMP

STREMP - Spatial and Temporal Resolution Limits for Regional Mass Transport and Mass Distribution

This Project investigates the regional mass transport and mass distribution in the Mediterranean and Black Sea catchments. Main topics are the coupling of continental hydrology with oceanography in coastal oceans and the water balance closure at the straits. It is based on a combination of altimetry, oceanography, hydrology and GRACE gravity fields. The involvement of the group is in the oceanographic part, and in particular numerical modelling and data assimilation.

Research Group on Tidal Flats: BioGeoChemie des Watts

Dynamics and Material Transport

In order to understand the kind and extent of the exchange processes between the near-coastal zone and the open sea in a scientifically satisfactory way, models as well as in-situ measurements and remote sensing data with extremely high resolution are required. The spatial resolution in the model will be obtained by downscaling a large-scale North Sea model to the tidal flats with a grid size of 50 m.
Recent satellite techniques even allow a spatial resolution down to the 10-m level. We will increase the quality of the experimental time series through extended validation methods and improved long-term stability of the sensors. The complex transport, turbulence and sediment structures which we observed must be reproduced by numerical models as quality features. In this way, we will be able to give a reliable estimate of the dynamic off-shore processes and predict their effects. A fundamental understanding based on observations and modelling is the basis for a sustainable development of coastal zones. The overall aim of this subproject is to combine observation strategies and hydrodynamic models in order to achieve a validated representation of movement processes and material transport in the water column of the East Frisian tidal flats.

ICBM-Webmaster (Stand: 10.09.2018)