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Nichtlineare Dynamik atmosphärischer Zirkulationsregime in einem idealisierten Modell = Nonlinear dynamics of atmospheric circulation regimes in an idealized model

Authors
Publisher
Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research
Publication Date

Abstract

Nichtlineare Dynamik atmospha¨rischer Zirkulationsregime in einem idealisierten Modell Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) in der Wissenschaftsdisziplin Physik der Atmospha¨re eingereicht an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakulta¨t der Universita¨t Potsdam von Mario Sempf Stiftung Alfred-Wegener-Institut fu¨r Polar- und Meeresforschung Forschungsstelle Potsdam, Telegrafenberg 43A, 14473 Potsdam Potsdam, den 29. April 2005 Inhaltsverzeichnis Kurzfassung 1 Abstract 3 1 Einleitung 5 1.1 Motivation und Fragestellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Stand der Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 Ziel und Inhalt der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 Das quasi-geostrophische Dreischichtenmodell 13 2.1 Dynamik einer trockenen Atmospha¨re . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.1 Grundgleichungen im z-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.2 Grundgleichungen im p-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1.3 Quasi-geostrophische Approximation . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 Vertikale Diskretisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3 Parametrisierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.4 Entdimensionierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.5 Transformation in vertikale Eigenmoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.6 Horizontale Diskretisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.6.1 Entwicklung nach horizontalen Eigenmoden . . . . . . . . . . . 33 2.6.2 Abbruch der Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.6.3 Spektrale Transformationsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . 37 i ii Inhaltsverzeichnis 3 Methoden zur Datenanalyse und zur Untersuchung stationa¨rer Zusta¨nde 39 3.1 Tiefpassfilterung . . . . . . . . . . . . . . . . .

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