Auswirkung von Wellen auf die Größe und Richtung des Winddrucks über dem Ozean

Die korrekte Schätzung des Winddrucks an der Meeresoberfläche ist von größter Bedeutung in Modellen für Klimastudien, Wettervorhersagen und die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre. Der Winddruck wird hauptsächlich durch Parameterisierungen des Widerstandskoeffizienten gewonnen, die immer davon ausgehen, dass der Winddruck mit dem Wind ausgerichtet ist, was jedoch nicht immer der Fall ist. Zudem können diese Parameterisierungen während moderater bis schwacher Windbedingungen aufgrund der Anwesenheit von Meeresbewegung zu hohen Schätzfehlern führen. In dieser Studie wurde der Winddruck mit einem hochfrequenten (100 Hz) Schallanemometer gemessen, das auf einer Sparboje montiert war. Der Seestatus wurde ebenfalls charakterisiert, indem das gerichtete Spektrum der Wellen durch sechs Wellenstaff-Arrays erfasst wurde, die den freien Oberflächenstand mit 10 Hz messen. Die Bewegung der Boje wurde durch den Einsatz einer inertialen Bewegungseinheit korrigiert. Die turbulenten und wellenkohärenten Winddruckkomponenten wurden ebenfalls geschätzt und analysiert. Es wurde beobachtet, dass während von Wellen bedingten Bedingungen mit Wind, der in die gleiche Richtung weht, die wellenkohärente Winddruckkomponente eine entgegengesetzte Richtung zum Wind hat und die Gesamtgröße des Winddrucks dämpft. Bei gegenläufigem Wind im Verhältnis zu Meeresbewegungen wird die wellennahe Grenzschicht modifiziert; Wellen erzeugen einen wellenkohärenten Winddruck in die gleiche Richtung wie der Wind, was zu einer erhöhten Gesamtgröße des Winddrucks führt. Das Wellenalter, die signifikante Wellenhöhe und die Richtungsrichtung der Meeresbewegung im Verhältnis zum Wind sind entscheidend für die korrekte Schätzung des Winddrucks unter wellenüberwiegenden Bedingungen. Eine Reihe empirischer Parameterisierungen für jede Winddruckkomponente wird vorgeschlagen.