Untersuchung des Gasaustausches und der Mikroturbulenz an der Meeresoberfläche mittels Thermographie

Wärme wird als Tracer für Gase verwendet, um die Austauschprozesse in der Luft- Wasser Phasengrenze und die Mikroturbulenz der Wasseroberfläche zu untersuchen. Aus den Infrarot-Bildsequenzen wird die Gastransfergeschwindigkeit bestimmt und die Struktur der oberflächennahen Turbulenz bezüglich ihrer räumlichen Skala und Orientierung analysiert. Experimente wurden am Heidelberger Wind-Wellen-Kanal und während des CoOP Experimentes 1997 im nordatlantischen Ozean durchgeführt. Die gemessenen Transferraten stimmen mit der Wanninkhof Beziehung überein, wogegen die Liss-Merlivat Beziehung die Transferraten unterschätzt. Oberflächenerneuerungseffekte wurden auf verschiedenen Skalen und bei allen Windgeschwindigkeiten beobachtet. Die auf Oberflächenerneuerung basierende theoretische Temperaturverteilung an der Wasseroberfläche stimmt mit den gemessenen Daten überein. Die mikroskaligen Temperaturfluktuation, welche die turbulenten Transportprozesse in der Grenzschicht widerspiegeln, zeigen im Labor und Feld das gleiche Verhalten. Bei niedrigen Windgeschwindigkeiten sind die großen Skalen dominant, wogegen bei hohen Windgeschwindigkeiten die kleinen Skalen den Transport dominieren. Bei mittleren Windgeschwindigkeiten liefern alle Skalen den gleichen Beitrag zu den Temperaturfluktuationen. Im Wind-Wellen-Kanal sind alle Skalen bevorzugt in Windrichtung orientiert. Auf dem Ozean konnten ebenfalls Vorzugsrichtungen beobachtet werden. Auf dem Ozean können hohe lokale Fluktuationen in der Windrichtung, die instantan die oberflächennahe Turbulenz beeinflussen, eine bevorzugte Orientierung der Temperaturfluktuation hervorrufen, die nicht notwendigerweise mit der mittleren Windrichtung korreliert ist.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2000

Author dc:creator

• Schimpf, Uwe

Contributors dc:contributor

• Jähne, Bernd

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/545

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