Ein hybrides Frontverfolgungs-Verfahren für Stratocumulus-Wolken unter Berücksichtigung instationärer "Entrainment"-Prozesse

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Eine der klimatologisch wichtigsten Wolkensysteme sind die marinen Stratocumulus Wolken. Aufgrund ihrer geringen Höhe und hohen Albedo sind diese Wolken für die Kühlung der Erde wichtig. Der Mechanismus und letztendlich die Rate der kleinskaligen Vermischung von darüber liegenden Luftschichten mit den Wolken ist ein Schlüssel für deren großskalige Dynamik und die Entwicklung etwaiger Instabilitäten. Die zum allgemeinen Verständnis dieser Wolkenbewegungen derzeitig benutzten Modellierungsstrategien und numerischen Verfahren sind trotz großer Computerkapazitäten stark limitiert. Die Verbesserung der Parametrisierungen der kleinskaligen Wolkenprozesse ist Gegenstand aktueller Forschung. Bei verschiedenen Anwendungen in der Strömungsmechanik werden erfolgreich sogenannte Frontverfolgungsalgorithmen eingesetzt, welche die Dynamik kleinskaliger Phänomene modular in eine makroskopische Beschreibung der Flammenfront einbinden. Die für die Beschreibung der Mikrodynamik wichtigen skalaren Vermischungsprozesse werden über verschiedenste stochastische Turbulenzmodelle effizient inkorporiert. Ziel dieses Projektes ist es, die Expertise aus Numerik, Frontdynamik und Turbulenztheorie mit meteorologischen Fragestellungen, wie der Wolkendynamik, interdisziplinär zu vereinen.