Verbesserte Simulation der Meereisdynamik
Meereis spielt eine wesentliche Rolle im globalen Klimasystem. Als Grenzschicht verhindert es den turbulenten Wärmeaustausch und wirkt als Isolator zwischen Ozean und Atmosphäre. Durch schneebedecktes Meereis wird der größte Teil der einfallenden Sonnenstrahlung reflektiert. Dies führt zur Temperaturminderung im Ozean und verstärkt die Zunahme des Eises (Eis-Albedo-Rückkopplung).
In ihrer Promotion befasste sich die DBU-Promotionsstipendiatin Carolin Mehlmann mit der mathematischen Modellierung und Simulation von Meereis. Das Meereismodell beschreibt die Dynamik und Thermodynamik des Eises und ist ein wichtiger Bestandteil in Klimamodellen. Für die Simulation der Meereisdynamik in Klimamodellen ist ein sehr hoher Rechenaufwand erforderlich, sodass die Modelle häufig nur unzureichend gelöst werden.
Meereissimulationen unterscheiden sich signifikant von Satellitenbeobachtungen des Eises. Es ist nicht geklärt, welches Maß dieser Abweichung auf ein falsches Aufstellen des Modells, auf die Vernachlässigung wichtiger physikalischer Prozesse, oder auf ein fehlerhaftes Berechnen der Gleichungen zurückzuführen ist.
In ihrer Doktorarbeit entwickelte Carolin Mehlmann eine Methode, mit der man den Berechnungsfehler in Testsimulationen von 24 Prozent auf 0,5 Prozent reduzieren kann. Sie zeigt, dass sich durch den Einsatz von adaptiven Gittern der Rechenaufwand um den Faktor 5 verringern lässt.
Das Promotionsvorhaben wurde an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Analysis und Numerik, in engem Austausch mit dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven durchgeführt.
Weitere Informationen zu dem Promotions-Stipendium von Carolin Mehlmann (AZ 20015/404) finden Sie in unserer Datenbank.
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