Wechselwirkung von kleinen und großen dynamischen Skalen in einem adaptiven numerischen Modell für atmosphärische Feuchtkonvektion

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Das theoretische Verständnis und die numerische Modellierung von atmosphärischer Feuchtkonvektion sind große Herausforderungen für die meteorologische Forschung. Eine Hauptschwierigkeit liegt in der Multiskalennatur des Phänomens. Im vorliegenden Projekt sollen erstmals adaptive Methoden des wissenschaftlichen Rechnens zur Anwendung kommen, um die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Skalen der Wolkendynamik numerisch zu modellieren. In der ersten Projektphase wird ein mikrometeorologisches Modell für trockene Konvektion mit adaptiver Simulationstechnik implementiert. Ziel der zweiten Phase ist es, zusätzlich die Feuchte-Physik zu integrieren, um damit erstmals echte Cumulus- Konvektion simulieren zu können. Als Schüsselanwendung soll der Einfluss der mischungsinduzierten Umkehr der Auftriebskraft auf die Wolkenentwicklung untersucht werden. Wegen der zusätzlichen Feuchtevariablen müssen neue Kriterien für die lokale Verfeinerung des Gitters gefunden werden. Ferner soll ein pragmatischer Begriff von Konvergenz gefunden und ausgelotet werden. Die Neuentwicklung des hier vorgeschlagenen Projekts sollte längerfristig nicht nur zur Verbesserung der Niederschlagssimulation beitragen, sondern auch wichtige Impulse für die Weiterentwicklung der Theorie liefern.