Konvektionszellen in der planetarischen Grenzschicht: Ursprung und Modellierung

• Antragsteller: Professor Dr. Juan Pedro Mellado
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315590231

Sind die Voraussetzungen für freie Konvektion gegeben, so organisiert sich die planetarische Grenzschicht in langlebigen, großskaligen Zellstrukturen. Wir möchten diese Superstrukturen untersuchen und insbesondere darauf eingehen, wie wichtig die Randbedingungen für deren Entwicklung sind und wie ihre Entwicklung derart wiedergeben werden kann, daß einfache atmosphärische Modelle davon profitieren. Dazu werden wir Daten von direkter numerischer Simulation verwenden. Ausgehend von Rayleigh-Bénard Konvektion werden wir die Randbedingungen der Grenzschicht schrittweise modifizieren, um konvektive Grenzschichten zu kreieren und sie zu studieren. Die konvektiven Grenzschichten sind dabei idealisierte Konfigurationen, die Schlüsselaspekte der atmosphärischen Strömung reproduzieren. Das Ziel ist es, die Abhängigkeit der Superstrukturen von den Randbedingungen und von der Rayleigh-Zahl zu verstehen. Um die Superstrukturen zu detektieren und ihre Wechselwirkung mit kleinskaliger Turbulenz zu analysieren, bedienen wir uns des Coarse-Grainings und der Lagrangischen Methode. Als Ergebnis dieser Arbeit werden wir umfassend verstehen, wie effizient diese Methoden dabei sind, die Superstrukturen in der planetarische Grenzschicht zu repräsentieren. Außerdem wird dieses Projekt Rayleigh-Bénard Konvektion und atmosphärische Konvektion in einer einzigen Analyse vereinen und abschätzen, inwiefern man das Wissen zwischen den beiden Forschungsfeldern übertragen kann.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1881: Turbulent Superstructures