Analyse der Energie von geostrophischen Winden

In einem von der EU finanzierten Forschungsprojekt werden geostrophische Winde unter Verwendung von Radiosondendaten untersucht, die an Küstenstationen zur Vorhersage der Wellen- und Temperaturverhältnisse an der Meeresoberfläche gesammelt wurden.

Geostrophische Winde – also solche, die parallel zu Isobaren wehen – gelten als seltenes Phänomen, vor allem deshalb, weil Isobaren nicht immer gerade verlaufen oder unabhängig von anderen Reibungskräften sind. Geostrophische Winde sind nichts Neues auf der Erde; Anzeichen für Druckänderungen in Meereshöhe werden in europäischen Küstengewässern bereits seit den 1870er Jahren beobachtet. Wissenschaftler der Klimaforschungsabteilung des Projekts POWER nutzten diese Beobachtungen in den letzten Jahren für die Berechnung der Geschwindigkeit und Energie geostrophischer Winde vor der niederländischen und englischen Küste.

Damit wollten die Forscher diejenigen Seegebiete ausfindig machen, in denen gefährliche Wind- oder Wellenverhältnisse existieren. Dazu wurden Daten aus zehn Jahren Beobachtungs- und Analysezeit ausgewählt, studiert und danach unterteilt, ob der Wind von See oder von Land her wehte. Im ersten Fall stellte sich heraus, dass der Wind kleine tägliche Zyklen ausbildete. Im Fall von Landwinden erzeugte der tägliche Windzyklus Schwankungen der Windgeschwindigkeit, die ausgeprägter waren als die jahreszeitlichen klimatischen Änderungen. Diese Veränderungen fanden an der Küste von North Norfolk über zwei Sommermonate hinweg statt. Sie erlaubten den Forschern außerdem die Ermittlung der Intensität des Tageszyklus von geostrophischen Winden sowie die Geschwindigkeit von Böen unter extremen Umständen.

Für die Vorhersage solcher Sturmstärken und Intensitäten geostrophischer Winde legten die Wissenschaftler charakteristische Datensätze an. Diese Datensätze dienten zur Rekonstruktion geostrophischer Windverhältnisse als Hilfsmittel zur Beobachtung der Art und Weise, nach der sich solche Verhältnisse ursprünglich entwickelten. Nach dem Verfahren der zweifach kubischen Spline-Interpolation wurden interpolierte Daten zum Luftdruck gesammelt. Daraus wiederum wurden die Druckänderungen in Meereshöhe nach geographischer Länge und Breite in West- und Südrichtung berechnet, währen der Druckgradient für die Berechnung der Geschwindigkeit und Richtung des geostrophischen Windes für jeden Punkt und jedes Zeitintervall herangezogen wurde. Außerdem wurde ein zusätzliches, unabhängiges Schätzverfahren für die Messung der Zuverlässigkeit der im Projekt ermittelten Windgeschwindigkeits-Schätzwerte entwickelt, wobei 12 Datensätze für simulierte Windgeschwindigkeiten mit 100 Geschwindigkeiten pro Behälter verwendet wurden.

Die Ergebnisse der gesamten Datenanalyse liegen als CD-ROM mit einer bedienerfreundlichen GIS-Oberfläche vor. Anhand dieser Daten können sich die Anwender Informationen über langfristige Windenergie-Ressourcen verschaffen, Aussagen über die Eignung eines bestimmten Seegebiets für die Errichtung von Offshore-Windparks treffen und Prognosen über möglicherweise schädliche Klimaveränderungen in Küstenregionen erstellen.

Kontakt:

Thomas Holt
University of East Anglia
School of Environmental Sciences
Climatic Research Unit
University Plain
NR4 7TJ, Norwich, United Kingdom
Tel: +44-1603-591093, Fax: -507784
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