Den Wasserlauf von Küstengewässern verstehen
Die ökologischen und biogeochemischen Bedingungen in Küstenregionen sind von den Mechanismen, die für den horizontalen Transport und für den schelfübergreifenden Austausch von Wassermassen verantwortlich sind, in wesentlichem Maße betroffen. Diese sind durch Prozesse wie bspw. Wirbel, Uferbereiche (die Grenze zwischen zwei Wassermassen) oder Filamente (die durch turbulente Wirbel entstehen) bestimmt. Diese (sub)mesoskaligen Eigenschaften folgen aufeinander in einer Entfernung von 10 km oder weniger und gehen auf Instabilitäten großflächiger Meeresströmungen zurück. Ein Verständnis der Auswirkungen dieser Prozesse über die Anwendung von Techniken wie z. B. eines Ljapunow-Exponenten mit endlicher Größe ist von entscheidender Bedeutung für das Management ökologischer Küstenrohstoffe. Ljapunow-Exponenten mit endlicher Größe werden zur Identifizierung Lagrange-kohärenter Strukturen (Lagrangian Coherent Structures, LCS) verwendet, die direkte Rückschlüsse auf Transport- und Vermischungsprozesse eines Wasserlaufs zulassen. Im Rahmen des von der EU geförderten Projekts „Lyapunov analysis in the coastal environment“ (LACOSTE) wurden LCS am Golfe du Lion im nordwestlichen Mittelmeer untersucht. Dies wurde durch eine Kombination aus Feldmessungen (einschließlich der Oberflächentemperatur und Salinität), Ergebnissen nummerischer Modelle und Satellitenbeobachtungen realisiert. Die Resultate zeigten, dass (sub)mesoskalige Prozesse, obwohl diese kurzlebig und lokal beschränkt sind, ein entscheidender Faktor für die Regulation biologischer und ökologischer Bedienungen in Küstenregionen sind. Während in-situ-Beobachtungen detaillierte Informationen zu spezifischen Ereignissen bereitstellen können, sind nummerische Modellsimulationen und Fernerkundungen dabei behilflich, deren Auswirkungen in einem größeren Maßstab zu untersuchen. Forscher führten zudem eine erweiterte Analyse von Transportstrukturen auf der (Sub-)Mesoskala für den gesamten Golf du Lion durch. Dies wurde erreicht, indem die FSLE-Analyse auf Ergebnisse nummerischer Modelle angewandt wurde, um Transportmuster sowie damit verbundene Läufe unter der Verwendung selbstorganisierender Karten zu identifizieren und zu quantifizieren. Die LACOSTE-Ergebnisse werden eine Identifizierung der Bereiche des Golfe du Lion ermöglichen, die am stärksten von den Transportmustern betroffen sind. Hierdurch wird ein entscheidender Beitrag für ein nachhaltiges Management der ökologischen Rohstoffe in diesem Gebiet geleistet. Die auf nummerische Modelle angewandten Methoden werden ebenfalls einen Beitrag für regionale und globale Klimastudien leisten.
Schlüsselbegriffe
Küsten, Wasserlauf, ökologische Rohstoffe, Ljapunow-Exponent mit endlicher Größe, Lagrange-kohärente Strukturen
