Wirbel und Wellen liefern Aufschluss zu Wetter und Klima

Viele Fluidströmungen enthalten eine komplexe Mischung aus langlebigen Strukturen, etwa Wirbel, sowie sich ausbreitende Wellen und Bereiche mit nicht zielgerichteter Strömung. Dies führt zu einer starken Vermischung. Wirbel sind Regionen, in denen eine Flüssigkeit oder ein Gas rotiert, und sind in den Meeren und der Atmosphäre häufig anzutreffen, beispielsweise in Form eines Hurrikans.

Im Projekt VORTEXETER (Vortices and waves: Dynamics, stability and mixing) wurden die Wechselwirkungen zwischen Wirbeln, Wellen und Vermischungsvorgängen in idealisierten Modellen untersucht. In der Studie wurden Oberflächen-Schwerewellen behandelt und sogenannte Flachwassergleichungen angewendet, um ein tieferes Verständnis von Stabilität, Vermischung und Strukturbildung zu entwickeln.

Die Forscher kombinierten numerische Simulationen und mathematische Analyse, um eine klarere Vorstellung von den grundlegenden Prozessen der Strömungsmechanik zu erlangen und diese auf geophysikalische Strömungen anzuwenden. Die Ergebnisse verfeinerten unser Wissen darüber, wie genau sich Wellen in idealisierten Systemen ausbreiten, miteinander wechselwirken und in kritischen Schichten stabile Strömungen destabilisieren können.

Eine Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Wirbeln, Wellen und Vermischungen führt zu entscheidenden Erkenntnissen zu den Vorgängen hinter Wetter und Klima. Mithilfe der Daten aus dem Projekt VORTEXETER können Wissenschaftler genauere Modelle für die Ausbreitung von Temperatur, Schadstoffen und Nährstoffen erstellen, was für Atmosphärenwissenschaft und Ozeanographie von zentraler Bedeutung ist.