DIE VON BUNKER BENUTZTE PARAMETRISIERUNG

BUNKER verwendete die Bulk-Formeln (6.3) und (6.4). Im Gegensatz zu der häufig angewandten klimatologischen Bestimmung von LE und H berechnete BUfKER die turbulenten FlUsse individuell aus jeder einzelnen Schiffs­

beobachtung und mittelte die FlUsse anschließend Uber Zeit und Raum. Bei der "klimatologischen" Methode wird der Mittelwert von z.B. H aus be­

reits gemittelten Größen berechnet: H /v Uz*(Tj - Tw ). Bei der "indivi­

duellen" Methode ist dagegen H UZ*(T] - Tw ) , der Querstrich bedeutet jeweils eine räumliche und zeitliche Mittelung. Die nach der individu­

ellen Methode berechneten Mittelwerte enthalten die Kovarianzen zwischen Uz und (Tj - Tw ). Bei Verwendung eines windgeschwindigkeitsabhängigen Bulkkoeffizienten Ch wird H nichtlinear abhängig von Uz. Damit ist die korrekte Anwendung von Uz-abhängigen Koeffizienten nur mit der indivi­

duellen Methode möglich. Den in den Ergebnissen der klimatologischen Methode durch die Vernachlässigung der Kovarianzen entstehenden systema­

tischen Fehler versucht man z.B. durch eine künstliche Erhöhung der Bulk-Koeffizienten zu kompensieren. Für die Datenaufbereitung und -auswahl bedeutet die Anwendung der individuellen Methode allerdings, daß nur Schiffsmeldungen verwendet werden können, bei denen alle in

(6.3) und (6.4) benötigten meteorologischen Parameter in der Fehlerprü­

fung als korrekt erkannt werden. Außerdem ist der Rechenzeitaufwand höher als bei der klimatologischen Methode. Für ein großes Gebiet wie den Nordatlantik ist diese individuelle Methode von BUNKER (1976) zum erstenmal benutzt worden.

Dfe Mahl der von ihm benutzten Bulk-Koeffizienten hat BUNKER (1976) ausführlich dokumentiert. Aus einer Zusammenschau von mehr als zehn Publikationen legte er Werte für den Koeffizienten bei neutraler Dichteschichtung fest. Cgn entspricht bei Ujo = 7 m/s etwa den Ergeb­

nissen des BOMEX-Experimentes (HOLLAND, 1972), die Zunahme von Cer mit Uio resultiert aus Hurrikan-Untersuchungen. Ein Teil der von BUNKER genannten Ergebnisse entstammt klimatologischen Budgetrechnungen, es

sind nur wenige experimentelle Meßergebnisse vom offenen Ozean dabei.

Oie Stabilitätsabhängigkeit berechnete BUNKER nach einer Arbeit von DEARDORFF (1968). Die daraus resultierenden Koeffizienten erhöhte BUNKER generell um 102, um u.a. Unströmungsfehler bei Windtoessungen auf Schif­

fen zu kompensieren. Weiter setzte BUNKER (6.5) Cg = Ch

In der Literatur der letzten Jahre findet man Kritik an den von BUNKER benutzten Koeffizienten (z.B. LARGE & POND, 1982 oder SMITH & DOBSON, 1984). In den folgenden Abschnitten wird daher untersucht, welche Literaturergebnisse für die BULK-Koeffizienten Ce und Cu speziell aus Messungen im offenen Ozean vorliegen. Deren Anwendung auf die Monats­

felder im Nordatlantik wird beschrieben. Weiter wird die Einbeziehung der neu berechneten Windfelder (siehe Kapitel 4) in die Berechnung von LE und H durchgeführt. Zusätzlich wird bei der Stabilitätsabhängigkeit der Bulk-Koeffizienten der Einfluß der Luftfeuchte auf die Dichteschich­

tung berücksichtigt. Abschließend wird untersucht, wie sich mögliche systematische Fehler in Tj, Tw und T<| auf die Monatsfelder von LE und H im Nordatlantik auswirken. Ergebnisse werden dabei weitgehend anhand des latenten Wärmeflusses dargestellt, da LE die dominierende Größe dar­

stellt. Das Bowen-Verhältnis schwankt in den meisten Monaten zwischen etwa 0.1 in den Tropen und 0.25 in den gemäßigten Breiten. Im Golfstrom treten Werte bis 0.4 auf. Im folgenden Abschnitt werden zunächst Ver­

gleiche mit anderen Atlanten angestellt.

6.3. VERGLEICH MIT ANDEREN ATLANTEN

Die Monats- und Jahreskarten von LE und H (ISEMER & HASSE, 1987) zeigen negative Werte, wenn der FTuB vom Ozean in die Atmosphäre gerichtet ist.

6enere11 sind die Verluste durch LE und H für den Nordatlantik im Westen größer als im Osten. Maxima des Betrages von LE treten im Januar mit -395 W/m₂ im Kerngebiet des Golfstroms auf. Im Juli sind die Beträge von

LE kleiner als die im Januar, Maxima treten im westlichen Teil des Passats sowie in der Karibik mit -165 W/m2 auf. Im Labradorstrom treten im Juli schwach positive Werte (5 - 10 W/m2 ) auf, im Mittel überwiegt hier Kondensation an der Wasseroberfläche. Jahresmittelwerte von LE schwanken zwischen -275 W/m2 im Golfstrom bis hin zu -25 W/m2 im Labra­

dorstrom. Die Standardabweichungen der Nordatlantikmonatsmittelwerte von LE variieren zwischen 61 W/m2 im Januar und 36 W/m2 im September. Quan­

titativ zeigt H ähnliche Strukturen wie LE. Im Jahresmittel schwanken die Werte zwischen -85 W/m2 im Golfstrom und -10 W/m2 bis -5 W/m2 in den Tropen. Ii» Auftriebsgebiet vor NW-Afrika ist H schwach positiv im Jahresmittel, in den Sommermonaten treten positive Werte in größeren Ge­

bieten vor NW-Afrika und zwischen Kanada und Grönland auf. Die Stan­

dardabweichungen der Nordatlantikmonatsmittelwerte von H sind kleiner als diejenigen von LE und variieren zwischen 36 W/m2 im Januar und 4 W/m2 im August. Bei beiden Parametern treten die Hauptverluste für den Ozean im Golfstromgebiet im Winter auf, die Sommerkarten zeigen kleinere Beträge der Flüsse und nur geringe regionale Gegensätze.

BUDYKO (1963) berechnete für seinen Weltatlas LE und H ebenfalls mit den Bulk-Formeln. Er benutzte die klimatologische Methode, dabei setzt er das Produkt g-Cg = 3 CH = 2.5*10"6 g/cm3 konstant. Dieser Wert wird von BUDYKO derart festgelegt, daß die Wärmebilanz an der Oberfläche des Weltmeeres ausgeglichen ist. Der Vergleich der Originalkarten von BUDYKO

(1963) mit denen von BUftKER zeigt, daß das Jahresmittel der Beträge von LE bei BUNKER um etwa 20 W/m2 größer ist. Das Maximum des Energiever­

lustes im 6olfstrom liegt bei BUDYKO 10° weiter westlich direkt vor der amerikanisehen Küste. In den BUDYKO-Karten für Januar und Juli sind Be­

träge von LE ebenfalls um etwa 10 bis 30 W/m2 kleiner als bei BUNKER.

Zun Vergleich berechnete BUMCER Monatsfelder des Nordatlantik von LE und H mit der bei BUDYKO angegebenen klimatologischen Methode, diese Ergeb­

nisse sind ebenfalls im klimatologisehen Datensatz angegeben. Für diese Vergleichsrechnung verwendet BUNKER in Abänderung zu BUDYKO einen konstanten Koeffizienten Cg * Ch = 2.1*10“3 und die aus den Schiffs­

beobachtungen berechneten Mittelwerte der Luftdichte. Diese Ergebnisse

für LE sind nun allerdings im Gegensatz zu den Originalergebnissen aus BUDYKO (1963) dem Betrage nach um etwa 35 W/m2 im Monatsmittel Uber den ganzen Nordatlantik größer als die BUNKER-Ergebnisse, die BUNKER mit der individuellen Methode und variablen Koeffizienten berechnet. Diese Dif­

ferenz entspricht immerhin etwa 30% des Jahresmittelwertes, 24% des Januar- und 40% des Juli-Mittelwertes (bezogen auf die individuellen Ergebnisse von BUNKER). Das deutet darauf hin, daß beträchtliche syste­

matische Unterschiede in den klimatologisehen Mittelwerten der meteoro­

logischen Variablen existieren, die einerseits von BUDYKO (1963) und andererseits von BUNKER verwendet wurden.

HASTENRATH & LAMB (1978) (HL78) berechnen LE und H ebenfalls mit den Bulk-Formeln. Sie benutzen die klimatologisehe Methode mit konstantem Bulk-Koeffizienten Ce = Ch = 1.4*10~3. Für mittlere tropische Verhält­

nisse sind die BUNKERschen Koeffizienten etwas höher (1.45 bis 1.65*10-3). Der Kartenvergleich für LE zeigt dann auch, daß die Ergeb­

nisse von HL78 dem Betrage nach um etwa 10 bis 15 W/m? im Jahresmittel kleiner sind. Im Golf von Mexiko erreichen die Differenzen im Januar 50 W/m2 ( = 20% bezogen auf BUNKERs Ergebnisse), bei 40°W/10°N immerhin noch 30 W/m2 ( = 15%). Im Juli sind die Differenzen kleiner und betragen 5 bis 10 W/m2. Auch beim sensiblen Wärmefluß H sind die Beträge in HL78 kleiner, im Jahresmittel zwischen 3 und 5 W/m2, im Golf von Mexiko 10 W/m2. Hier betragen die Differenzen im Januar bis zu 20 W/m2 ( « 30%).

Auffallend ist zudem, daß bei HL78 im Sommer wesentlich größere Gebiete vor NW-Afrika, in der Karibik und im Golf von Mexiko positives Vor­

zeichen (Fluß in den Ozean) aufweisen. Diese Unterschiede treten eben­

falls in den Karten für (T] - Tw ) auf, bedingt durch die klimatologisehe Methode ist die Lage der Nullinie von H mit der bei (Tj - Tw )

identisch.

6.4. VERGLEICH DER VON BUNKER VERWENDETEN BULK-KOEFFIZIENTEN MIT