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Regional climate simulations in the Weddell Sea region (Antarctic): Model verification and evaluation of low-level jets

  • This cumulative thesis encompass three studies focusing on the Weddell Sea region in the Antarctic. The first study produces and evaluates a high quality data set of wind measurements for this region. The second study produces and evaluates a 15 year regional climate simulation for the Weddell Sea region. And the third study produces and evaluates a climatology of low level jets (LLJs) from the simulation data set. The evaluations were done in the attached three publications and the produced data sets are published online. In 2015/2016, the RV Polarstern undertook an Antarctic expedition in the Weddell Sea. We operated a Doppler wind lidar on board during that time running different scan patterns. The resulting data was evaluated, corrected, processed and we derived horizontal wind speed and directions for vertical profiles with up to 2 km height. The measurements cover 38 days with a temporal resolution of 10-15 minutes. A comparisons with other radio sounding data showed only minor differences. The resulting data set was used alongside other measurements to evaluate temperature and wind of simulation data. The simulation data was produced with the regional climate model CCLM for the period of 2002 to 2016 for the Weddell Sea region. Only smaller biases were found except for a strong warm bias during winter near the surface of the Antarctic Plateau. Thus we adapted the model setup and were able to remove the bias in a second simulation. This new simulation data was then used to derive a climatology of low level jets (LLJs). Statistics of occurrence frequency, height and wind speed of LLJs for the Weddell Sea region are presented along other parameters. Another evaluation with measurements was also performed in the last study.
  • Diese kumulative Dissertation umfasst drei Studien mit Fokus auf die Weddellmeer-Region in der Antarktis. Im Rahmen der ersten Studie wurde ein qualitativ hochwertigen Datensatz von Wind Messungen aus der Region erzeugt und evaluiert. Im Rahmen der zweiten Studie wurde eine 15 Jahre lange regionale Klimasimulation für die Weddellmeer Region durchgeführt und evaluiert. In der dritten Studie wurde aus den Simulationsdaten eine Klimatologie von Low Level Jets (LLJs) erstellt und evaluiert. Die Evaluationen wurden in den angehängten Publikationen durchgeführt. Die erzeugten Datensätze sind online veröffentlich worden. In den Jahren 2015/2016 wurde eine Antarktis Expedition mit der RV Polarstern im Weddellmeer durchgeführt. Auf dem Schiff wurden dabei mit einem Doppler Wind-Lidar verschiedene Wind Messungen durchgeführt. Die erhobenen Daten wurden evaluiert, korrigiert, verarbeitet und wir leiteten daraus vertikale Profile bis 2 km Höhe für den horizontalen Wind ab. Die Messungen erstecken sich über 38 Tage mit einer zeitlichen Auflösung von 10-15 min. Ein Vergleich mit Radiosonden zeigte nur kleinere Unterschiede. Diese erzeugten Lidar-Daten wurden zusammen mit anderen Messdaten genutzt, um die Temperatur und den Wind der Simulationen zu evaluieren. Die Simulationen wurden mit dem regionalen Klimamodel CCLM für den Zeitraum 2002 bis 2016 für die Weddellmeer Region durchgeführt. Nur kleinere Bias wurde wurden gefunden, außer einem stärkeren Warm-Bias im Winter am Boden des Antarktischen Plateaus. Nach einer Änderung der Model Einstellungen/Parametrisierungen wurde damit dieser Bias in einer zweiten Simulation zu entfernt. Diese Simulationsdaten wurden dann genutzt um eine Klimatologie von Low Level Jets (LLJs) zu erstellen. Statistiken der Auftretenswahrscheinlichkeit, Höhe und Windgeschwindigkeit von LLJs für die Weddellmeer-Region werden neben weiteren Parametern gezeigt. Des Weiteren wurde nochmal ein Vergleich mit Messdaten durchgeführt.

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Metadaten
Author:Rolf Zentek
URN:urn:nbn:de:hbz:385-1-20553
DOI:https://doi.org/10.25353/ubtr-xxxx-89b8-d4a1
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2023/07/25
Publishing institution:Universität Trier
Granting institution:Universität Trier, Fachbereich 6
Date of final exam:2023/07/13
Release Date:2023/07/28
GND Keyword:Atmosphärische Grenzschicht; Modellierung; Strahlstrom Meteorologie; Weddellmeer
Number of pages:98 Blätter
First page:2
Last page:98
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften
Licence (German):License LogoCC BY: Creative-Commons-Lizenz 4.0 International

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