Winderzeugte Wellen, Turbulenz und Austauschvorgänge an der Ozeanoberfläche

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Dieses Projekt beinhaltet grundlegende Untersuchungen zu kleinskaligen Austauschvorgängen an der Meeresoberfläche, insbesondere dem Austausch gasförmiger Spurenstoffe (Gasaustausch), der Dynamik winderzeugter Wasseroberflächenwellen und der Mikroturbulenz an der Ozeanoberfläche. Durch die Entwicklung einer Reihe neuartiger Visualisierungsverfahren und durch Bildsequenzanalyse sind diese Prozesse erstmals grundlegenden experimentellen Untersuchungen sowohl im Labor als auch im Feld zugänglich. Durch ein `shape-from-refraction`-Verfahren können Bildsequenzen der Neigung kleinskaliger Windwellen aufgenommen werden. Thermographie wird eingesetzt, um die raum-zeitlichen Mikrofluktuationen der Wasseroberflächentemperatur zu messen. Mit Hilfe der im Hauptprojekt A entwickelten Bildfolgenalgorithmen werden daraus das Oberflächenströmungsfeld, der Nettowärmefluß durch die Grenzfläche, und - aus der Analogie zwischen Wärme- und Stofftransport - die Gasaustauschrate ermittelt. In der letzten Phase werden wir diese Techniken einsetzen, um in dem neuen und nun betriebsbereiten Aeolotron Messungen zum Studium der Mechanismen des Gasaustausches durchzuführen. Zusätzlich wollen wir erstmals einen Versuch unternehmen, den Temperaturgradienten und die Schubspannungsgeschwindigkeit in der wasserseitigen Grenzschicht zu messen durch den Einsatz zweier IR-Kameras mit unterschiedlicher Eindringtiefe der Temperaturmessung. Nachdem wir in Phase II gezeigt haben, daß tiefenaufgelöste Visualisierungen der Grenzschicht mit Hilfe einer LIF-Technik grundsätzlich möglich sind, sind schließlich erste Messungen in unserem neuen kleinen ringförmigen Wind/ Wellen-Kanal geplant.