Validierung einer asymptotischen Analyse für konzentrierte Wirbel in der Atmosphäre zur Beschreibung großskaliger Pfade von Hurrikanen

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Ziel des Vorhabens ist die Validierung eines theoretischen Modells zur Vorhersage der Zugbahnen von Hurrikanen. Kernstück des Modells ist eine Gleichung zur Beschreibung der Bewegung konzentrierter, atmosphärischer Wirbel über synoptisch-skalige Distanzen. Diese berücksichtigt neben dem Einfluss einer vertikal gescherten Grundströmung und dem β-Effekt, auch den Einfluss der mesoskaligen Wirbelstruktur auf die Wirbelbewegung. Letzterer resultiert aus Skalenwechselwirkungen zwischen der mesoskaligen Wirbelströmung und der synoptisch-skaligen Umgebungsströmung des Wirbels und konnte im Rahmen der Herleitung des Modells auf der Grundlage asymptotischer Mehrskalenmethoden erstmalig theoretisch nachgewiesen werden. Die Validierung soll Aufschluss darüber geben, ob der theoretisch hergeleitete Einfluss der mesoskaligen Wirbelstruktur auf die Wirbelbewegung bestätigt werden kann. Die Ermittelung der hierfür notwendigen Wirbelstruktureigenschaften erfolgt auf der Grundlage entsprechender Strukturgleichungen. Diese sind weiterer Bestandteil des Modells und berücksichtigen den Einfluss diabatischer Effekte aus Feuchteumwandlungsprozessen bei der Ausprägung der Wirbelstruktur. Der Hauptbestandteil der Arbeit wird darin liegen, ein effizientes numerisches Verfahren zur Lösung der Modellgleichungen zu entwickeln. Um anschließend Aussagen über die Qualität des Modells treffen zu können, ist eine Validierung der Ergebnisse für die Zugbahn und Struktur des Wirbels mithilfe von Vergleichsdaten aus hochauflösenden Hurrikansimulationen geplant. Im Falle eines positiven Validierungsergebnisses könnten die Modellgleichungen als Grundlage für die Entwicklung eines neuartigen Trajektorienmodells dienen und somit ihren praktischen Nutzen bei der Erstellung von Vorhersagen für Hurrikan-Zugbahnen finden.