Wetter-Klima-Chemie-Kopplung am Beispiel der 1D-Flachwassergleichungen

Abstract

Zur Verbesserung der Lösungen von Klima-Chemie-Modellen werden Wetter-Daten, auch als Beobachtungsdaten bezeichnet, verwendet. Eine Möglichkeit der Realisierung ist durch die Newtonsche Relaxation (oder auch dynamischer Antrieb) gegeben. In der Anwendung ird das Modell, bzw. werden die dazu benötigten Parameter empirisch und suboptimal vorgegeben. Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine Auseinandersetzung mit der Thematik der Newtonschen Relaxation an einem vereinfachten Modell, den eindimensionalen Flachwassergleichungen. Dazu werden zuerst die eindimensionalen Flachwassergleichungen und ihre numerische Integration vorgestellt. Anschließend widmet sich die Arbeit der Problematik der Newtonschen Relaxation, in dem das Problem vorgestellt und Lösungswege mit den Mitteln der nichtlinearen Optimierung gezeigt werden. Abschließend erfolgt eine Herleitung eines Verfahrens, in dem die eindimensionalen Flachwassergleichungen mit initialen Unstetigkeiten mit der analytischen Lösung des vorgegebenen Problems dynamisch angetrieben werden.