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Turbulent mixing due to surface waves indicated by remote sensing of suspended particulate matter and its implementation into coupled modeling of waves, turbulence and circulation

Pleskachevsky, Andrey und Dobrynin, Mikhail und Babanin, Alexander V. und Günther, Heinz und Stanev, Emil (2011) Turbulent mixing due to surface waves indicated by remote sensing of suspended particulate matter and its implementation into coupled modeling of waves, turbulence and circulation. Journal of Physical Oceanography, 41 (4), Seiten 708-724. American Meteorological Society. doi: 10.1175/2010JPO4328.1. ISSN 0022-3670.

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Kurzfassung

This paper studies the impact of the surface waves on the turbulent mixing. The satellite observations of Suspended Particulate Matter (SPM) at ocean surface as an indicator of turbulent quantities of the flow are used. In a water column, SPM builds a vertical profile depending on settling velocities of the particles and on vertical mixing processes, thus SPM is a perfect marker to study the turbulent quantities of the flow. Satellite observations in the North Sea show that surface SPM concentrations, in locations of its deposition, grow rapidly and build plume-shaped, long (many km) uninterrupted and consistent structures during a storm. Also, satellites reveal that SPM rapidly sinks to the seabed after the storm peak has passed and wave height decreases, i.e. with absence of strong turbulence. The non-breaking wave-induced turbulence has been discussed, parameterized and implemented into an equation of evolution of turbulent kinetic energy (TKE) in the frame of mean-flow concept, which can be used in existing circulation models. The ratio between dissipated and total wave energy is used to describe the influence of wave dumping on the mean flow. Our numerical tests reproduce experiments in a wave tank very well and are supported by observations of SPM in the North Sea. Our results show that the motion of an individual non-breaking wave includes turbulent fluctuations if the critical Reynolds number for wave motion is exceeded, independent from presence of currents due to wind or tides. These fluctuations can produce high diffusivity and strongly influences mixing in the upper water layer of the ocean.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/65938/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Beitrag wurde bereits online als preprint veröffentlicht.
Titel:Turbulent mixing due to surface waves indicated by remote sensing of suspended particulate matter and its implementation into coupled modeling of waves, turbulence and circulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pleskachevsky, AndreyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dobrynin, MikhailGKSS, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Babanin, Alexander V.Swinburne Uni of Technology, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Günther, HeinzGKSS, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stanev, EmilGKSS, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:April 2011
Erschienen in:Journal of Physical Oceanography
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:41
DOI:10.1175/2010JPO4328.1
Seitenbereich:Seiten 708-724
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTAMS JournalsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Meteorological Society
ISSN:0022-3670
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Turbulent mixing, SPM
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HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W EO - Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Vorhaben Entwicklung und Erprobung von Verfahren zur Gewässerfernerkundung (alt)
Standort: Berlin-Adlershof , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Gewässerfernerkundung
Hinterlegt von:UNGÜLTIGER BENUTZER
Hinterlegt am:29 Okt 2010 08:00
Letzte Änderung:17 Okt 2024 14:48

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