Untersuchung physikalischer Mechanismen zur Zellenverbreiterung und Organisation von Konvektion bei Kaltluftausbrüchen mittels hochauflösender Grobstruktursimulationen

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Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Organisation von Konvektionsstrukturen bei sogenannten Kaltluftausbrüchen. Dabei gerät sehr kalte Luft von Kontinenten oder Eisflächen her über vergleichsweise warmes Wasser und wird von der Oberfläche her aufgeheizt. Die sich ausbildende Konvektion nimmt anfänglich die Form von horizontal liegenden Rollen an, die in größerem Küstenabstand in hexagonale Zellen übergehen. Durch entsprechende Wolkenmuster (sogenannte Wolkenstraßen und Zellen) sind diese Konvektionsmuster in entsprechenden Satellitenaufnahmen sehr gut erkennbar. Trotz jahrzehntelanger Forschung sind bezüglich dieser Konvektionsformen noch eine Reihe von Fragen offen, z.B. die nach dem Aspektverhältnis der Zellen, definiert als das Verhältnis ihres Durchmessers zu ihrer Höhe. In der Natur beträgt dieses Verhältnis 10-30, während im Labor nur Werte von 3-4 beobachtet werden. Außerdem ist unklar, warum manchmal offene (Abwindgebiete in Zellenmitte) und manchmal geschlossene Zellen (Aufwinde in Zellenmitte) beobachtet werden. Auch die Ursachen für die Wolkenstraßen sind immer noch nicht eindeutig ermittelt. Entsprechende Fragen sollen mittels numerischer Simulation untersucht werden. Zu diesem Zweck wird ein hochauflösendes Grobstruktursimulationsmodell eingesetzt. Die Rechnungen werden auf Massivparallelrechnern durchgeführt.