Analysis of small-scale turbulence in the stable boundary layer over sea ice using Helipod measurements

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Fluggestützte Messungen sollen für die Untersuchung der arktischen Atmosphäre genutzt werden. Von besonderem Interesse ist die kleinskalige Turbulenz in der flachen, stabil geschichteten Grenzschicht über Meereis. Hierfür werden keine neuen Messungen beantragt. Vielmehr sollen bereits vorhandene Messflüge mit dem Helipod ausgewertet werden, die auf Arktis-Kampagnen der FS Polarstern (ARK-XI, -XII und -XIX im Frühjahr 2003) stattfanden. Interne Schwerewellen und ihre Wechselwirkung mit Turbulenz soll mit der Kreuzspektral- und Wavelet-Analyse untersucht werden. Letzteres Verfahren gibt auch Aufschluss über die Skalen der Oberflächen-Heterogenität (Eisdicke, Rinnen) und der Grenzschicht-Turbulenz. Lokale Minima in den Energiespektren und ihre Rolle als (virtuelle) Energiequelle und Übergang von der zwei- zur dreidimensionalen Turbulenz werden untersucht. Durch das hohe Auflösungsvermögen des Helipod (40 cm räumlich) sollten die Mechanismen hinter intermittierender Turbulenz in stark stabiler Schichtung sichtbar werden. Mit der Pendelschwingung des Helipod können die lokalen Vertikalgradienten der Temperatur, Feuchte und des Windes entlang des Fluges berechnet werden. Zusammen mit den turbulenten Flüssen von Wärme, latenter Wärme und Impuls können die turbulenten Austauschkoeffizienten über einen lokalen Gradientansatz berechnet werden. Das Projekt behandelt grundlegende Eigenschaften der Grenzschicht-Turbulenz über Meereis, die weitgehend unabhängig von spezifischen Unterschieden zwischen Arktis und Antarktis sind.