Höchstleistungsrechner: Erforschung von Turbulenzen

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Dieser vertikale Querschnitt zeigt die Besonderheit der turbulenten Grenzschicht, die von chaotischen Bewegungen über viele verschiedene Größenordnungen hinweg charakterisiert ist, sowie die obere Troposphäre, die sich durch sanfte Wellenbewegungen auszeichnet. Die Farbe zeigt die Größenordnung der Variabilität des lokalen Dichtefelds, ansteigend von schwarz bis gelb. Quelle: Juan-Pedro Mellado

Jülich. Mit Simulationen auf Jülicher Höchstleistungsrechnern wollen Wissenschaftler neue Erkenntnisse über turbulente Durchmischungsprozesse in der Atmosphäre gewinnen.

Speziell die unteren Luftschichten sind ständig in Bewegung. Flugpassagiere kennen das charakteristische Rumpeln, wenn das Flugzeug aus der relativ ruhigen oberen Troposphäre während des Sinkflugs in die turbulente atmosphärische Grenzschicht eintaucht.

Erst Fortschritte im Hochleistungsrechnen haben es den Wissenschaftlern in den letzten Jahren ermöglicht, die Austauschprozesse über mehrere Größenordnungen zu studieren und dadurch einige ihrer grundlegenden Prinzipien zu verstehen. In einem neuen Projekt des John von Neumann-Instituts für Computing wird Dr. Juan Pedro Mellado seine auch fotografisch dokumentierte Arbeit auf diesem Gebiet fortführen.

Das Vorhaben wurde Ende 2013 als NIC-Exzellenzprojekt ausgezeichnet. Der Wissenschaftler vom Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie will insbesondere untersuchen, welche Vorgänge sich nachts in der atmosphärischen Grenzschicht abspielen. Darüber hinaus soll geklärt werden, wie sich unterschiedliche Untergründe, beispielsweise eisbedeckter und eisfreier Ozean, auf die turbulente Durchmischung in den darüber liegenden Luftschichten auswirken. Ein weiterer Schwerpunkt sind Mischungsprozesse, die das Verschwinden von Wolken beeinflussen können. Klimamodelle haben bisher große Schwierigkeiten, diese Veränderungen darzustellen.

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