Eigenschaften von Solitärwellen im Bodensee
Hochfrequente interne Wellen werden als Hauptursache für turbulente kinetische Energie und vertikale Mischung in der Thermokline von Seen und Ozeanen angesehen. Im Bodensee sind die hochfrequenten internen Wellen mit der größten Energie Solitärwellen, die an der aufgesteilten Front der beckenweiten internen Kelvinwelle erzeugt werden. Die Hauptfragestellungen dieses Projekts sind, wie die Eigenschaften der internen Front und die Beckenmorphometrie das Auftreten und die Struktur von Solitärwellengruppen beeinflussen, wie viel Energie in den Solitärwellen und an der Wellenfront im offenen Wasser dissipiert und in turbulente kinetische Energie umgewandelt wird und wie sich die Eigenschaften von Solitärwellengruppen entlang ihres Ausbreitungspfades verändern.
Zur Beantwortung dieser Fragen werden wir die Analyse von vorhandenen, hochaufgelösten Temperaturzeitreihen aus einigen Jahren mit einem neuen Feldexperiment kombinieren. Die empirischen Untersuchungen werden durch Modellierung komplettiert, bei der die Korteweg-de Vries bzw. die Korteweg-de Vries-Burgers Gleichung mit räumlich variierenden Koeffizienten numerisch gelöst werden, um die Solitärwellengruppen an der internen Front im Bodensee zu beschreiben. Die simulierten und gemessenen räumlichen Unterschiede der Amplituden der Solitärwellen, die mit Hilfe der statistischen Analyse erhaltene Häufigkeit des Auftretens der Solitärwellen und die empirischen Ergebnisse zur Energiedissipation in den Solitärwellen werden eine Grundlage für die Beurteilung der Bedeutung der Solitärwellen für den Energiefluss von beckenweiten Wellen zu Turbulenz und für die Mischung im offenen Wasser liefern.