Der Einfluss von bodennaher Turbulenz auf den Transport von Tracern in marinen Becken (ROBOTRACE)

Description: Mit diesem Antrag sollen die physikalischen Prozesse identifiziert, analysiert und quantifiziert werden, die zu dem Austausch von gelösten Substanzen zwischen der Sediment-Wasser Grenzschicht, innerhalb der turbulenten Bodengrenzschicht (bottom boundary layer, BBL) und dem schwach turbulenten Inneren von geschichteten Becken beitragen. Im Fokus stehen dabei der Effekt von geneigten Hängen, an denen die Austauschprozesse durch das Zusammenwirken des Wiederaufbaus der Bodengrenzschichtschichtung , der Turbulenz innerhalb der BBL und sub-mesoskaligen Prozessen, von denen angenommen wird, dass sie den lateralen Austauschraten von Wasser bestimmen, verkompliziert werden. Diese Prozesse werden durch einen kombinierten Ansatz aus Feldmessungen und numerischer Modellierung untersucht. Insbesondere wird sich das Projekt dabei auf den Sediment-Wasser Austausch von Schwefelwasserstoff und Sauerstoff fokussieren, der in Situ mit Hilfe eines Eddy-Korrelationsmessgerätes als auch mit einem Mikroprofilsystem gemessen wird. Diese Messung wird durch ozeanographische Standardmessungen ergänzt, als auch durch Schiffs- und Verankerungsbasierte Turbulenzmessungen. Dieser Datensatz ist neuartig durch die Kombination von (A) der Sediment-Wasserflüsse von Sauerstoff und Schwefelwasserstoff und (B) der Turbulenzmessungen innerhalb der BBL und des Beckeninneren. Zusätzlich zu den Feldmessungen ist eine numerische Modellierung auf der Basis eines einfachen Sedimentmodells in Kombination mit einer Parametrisierung der Transportprozesse an der Sediment-Wassergrenzschicht geplant. Dieses Modell wird in idealisierten, eindimensionalen Parameterstudien, sowie in einem zweidimensionalen Setup verwendet, welches sich auf die Austauschprozesse der Bodengrenzschicht mit dem Beckeninneren konzentriert. Für die Untersuchung von dreidimensionalen Strukturen wie Eddies auf den Sauerstoff/Schwefelwasserstofftransport wird ein voll dreidimensionales realistisches Modell der zentralen Ostsee angewendet.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Schwefelwasserstoff ? Sulfid ? Messeinrichtung ? Sauerstoff ? Tracer ? Meereskunde ? Marines Ökosystem ? Topographie ? Gelöste Stoffe ? Bodenhorizont ? Hydrochemie ? Mathematisches Modell ? Messdaten ? Quantitative Analyse ? Schiff ? Sediment ? Meeresgewässer ? Modellierung ? Messung ? Datenerhebung ? Grenzschicht ? in situ ? Kenngröße ? Stofftransport ? Turbulenz ? Hang ? Physikalischer Vorgang ? Ostsee ? Austauschprozess ? Transportvorgang ?

Region: Mecklenburg-Vorpommern

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), Sektion Physikalische Ozeonographie und Messtechnik (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2016-01-01 - 2025-07-02

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: The role of bottom boundary turbulence for the transport of tracers in marine basins (ROBOTRACE)
  Description: The main objective of this proposal is to identify, analyse, and quantify the physical processes contributing to the exchange of dissolved substances between the sediment-water interface, the turbulent BBL (bottom boundary layer), and the weakly turbulent interior of stratified basins. The focus will be on the effect of sloping topography, where the exchange is complicated by the interplay between BBL restratification, BBL turbulence, and sub-mesoscale processes that are assumed to determine the lateral exchange of fluid between the BBL and the interior. These processes will be investigated here with a combined experimental and numerical modelling approach. More specifically, the project will focus on the sediment-water exchange processes of oxygen and sulphide, which will be measured in situ by an eddy-correlation and a microprofiling system. These measurements will be accompanied by a set of standard oceanographic instrumentation as well as ship- and mooring-based turbulent measurements, creating a novel dataset of (A) sediment-water fluxes of oxygen/sulphide with (B) turbulence measurements within the BBL and the interior water column. In addition to the in situ measurements a numerical investigation will be based on an implementation of a simplified sediment model in combination with a parameterisation of the transport processes across the sediment-water interface. This model will be used in idealised one-dimensional parameter studies as well as in a two-dimensional BBL exchange setup at a sloping topography. Also a fully three-dimensional realistic model of the central Baltic Sea will be setup and used to investigate the role of three-dimensional features as eddies on the transport of oxygen/sulphide. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1073588

Status

Aktiv

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