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Abstract:
In dieser Arbeit werden die Turbulenzeigenschaften der windgetriebenen Zirkulation im
Nordatlantik zwischen 22oN und 58oN mit einem wirbelauflösenden Zweischichtenmodell
untersucht, das auf den quasigeostrophischen Gleichungen basiert. V/åihrend herkömmliche
Modelle ausschließlich mit Euler'schen Koordinaten arbeiten, werden hier sowohl Euler'sche
als auch Lagrange'sche Koordinaten verwendet. Die Grundlage für dieses Modell stellt die
Betachtung des Ozeans als eine frnite ZahI 'Wasserkörper
dar, die potentielle Vorticity trans-
portieren ("Vorticitytracer"). Die Lagrange'sche potentielle Vorticity wird im Modell strikt
erhalten. Die mit dem Modell verbundene numerische Viskosität läßt sich auf ein Minimum
reduzieren.
Das Modell liefert eine wirklichkeitsnahe Simulation der zonalen und meridionalen Skalen
der mittleren und transienten Felder im Nordatlantik, die bei herkömmlichen Modellen nur
unter einer viel höheren vertikalen Auflösung zu erreichen ist. Es wird eine sehr große Ähn-
lichkeit zwischen den vom Modell simulierten und beobachteten Golfstromfrajektorien fest-
gestellt. Die Turbulenzeigenschaften werden mit Hilfe einer statistischen Untersuchung von
Partikelensemblen bestimmt und mit Beobachtungsdaten verglichen. Daraus werden Diffu-
sionskoeffizienten abgeleitet und als mögliche Parameterisierung der V/irbeldiffusion vorge-
schlagen. Die beobachtete Wirbeldiffusion wird vom Modell mit kleinen Ausnahmen
quantitativ richtig wiedergegeben. Der Transport von potentieller Vorticity durch das Wirbel-
feld modifiziert im Modell, wie schon in theoretischen Überlegungen diskutiert (Holland et
al., 1984) und auch durch Beobachtungen verifiziert, den nordwärtigen Gradienten von plane-
tarischer Vorticity. Es entstehen Regionen mit weitgehend homogener potentieller Vorticity.
Andererseits bewirkt dieser Transport aber auch eine Verståirkung des mittleren Golfstroms.
Der meridionale wärmetransport durch das rvirbelfeld wird diskutiert.
