Meteorologie

Stratocumulus-Wolken

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 darüberliegenden 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 in Zusammenarbeit mit dem MPI für Meteorologie in Hamburg zu vereinen.

[1] Mellado, J.P., Stevens, B., Schmidt, H., Peters, N. (2009). Buoyancy reversal in cloud-top mixing layers, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 135: 963-978, DOI: 10.1002/qj.417

[2] Mellado, J.P., Schmidt, H., Stevens, B., Peters, N., (2009). DNS of the turbulent cloud-top mixing layer, Advances in Turbulence XII, Springer Proceedings in Physics, 132, 2009, pp 401-404

[2] Mellado, J.P., Stevens, B., Schmidt, H., Peters, N. (2010). Two-fluid formulation of the cloud-top mixing layer for direct numerical simulation, Theoretical and Computational Fluid Dynamics, DOI 10.1007/s00162-010-0182-x

[3] Mellado, J.P., Stevens, B., Schmidt, H., Peters, N. (2010). Probability density functions in the cloud-top mixing layer, New Journal of Physics, 12, 085010.

[4] Dietze, E., Mellado, J.P., Stevens, B., Schmidt, H. (2012). Study of low-order numerical effects in the two-dimensional cloud-top mixing layer, Theoretical and Computational Fluid Dynamics, DOI 10.1007/s00162-012-0263-0

[5] Schmidt, H., Kerstein, A.R., Nédélec, R., Wunsch, S., Sayler, B. J. (2012) Numerical simulation of a laboratory analog of radiatively induced cloud-top entrainment, Theoretical and Computational Fluid Dynamics, DOI 10.1007/s00162- 012-0288-4

[6] J. P. Mellado, B. Stevens, H. Schmidt (2012) Mean shear effects at the cloud top boundary, XXIII ICTAM, 1924 August 2012, Beijing, China

[7] Mellado, J.P., Stevens, B., Schmidt, H. (2013). Wind shear and buoyancy reversal at the stratocumulus top, Journal of Atmospheric Sciences, 71, 1040-1057

[8] Mellado, J.P., Stevens, B, Schmidt, H. (2014). Wind shear and evaporative cooling at the stratocumulus top, 7th International Scientific Conference on the Global Water and Energy Cycle, 14-17 July 2014, The Hague, The Netherlands

[9] Mellado, J.P., Stevens, B, Schmidt, H. (2014). Wind shear and evaporative cooling at the stratocumulus top, 21st Symposium on Boundary Layers and Turbulence 9-13 June 2014, Leeds, United Kingdom

[10] Dietze, E., Schmidt, H., Stevens, B., Mellado, J.P. (2014). Controlling entrainment in the smoke cloud using level set-based front tracking. CFMIP/EUCLIPSE Meeting on Cloud Processes and Climate Feedbacks 2014, Egmond aan Zee, Netherlands

[11] Dietze, E., Mellado, J.P., Stevens, B., Schmidt, H. (2015). Controlling entrainment in stratocumulus clouds using level set-based front tracking, Meteorologische Zeitschrift, 23, 661-674

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