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Adaptive Simulation idealisierter Wirbelsturm-Probleme

Adaptive Simulation idealisierter Wirbelsturm-Probleme
Typ:Diplomarbeit
Datum:7/2012
Betreuer:

Scheck, L., Baumann, M.

Bearbeiter:

Beck, Teresa

Links:Volltext (PDF)


Zusammen mit Überflutungsereignissen und Erdbeben gehören tropische Wirbelstürme zu den verheerendsten geophysikalischen Phänomenen. Um frühzeitig eine akkurate Vorhersage über die Zugbahn treffen zu können, ist ein geeignetes numerisches Modell erforderlich. Die numerische Modellierung eines tropischen Wirbelsturmes bringt jedoch eine große Herausforderung mit sich: Die Prozesse, die die Entstehung, Intensivierung und Bewegung eines Wirbelsturmes verursachen, laufen auf unterschiedlichen Größenskalen ab. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, ist ein entsprechendes multiskaliges numerisches Modell erforderlich. Eine Möglichkeit multiskalige Probleme zu modellieren ist die Verwendung adaptiver Verfahren, die das Rechengitter lokal anpassen. Das Ziel der Adaption ist die Steigerung der Effizienz des Rechengitters. Diese ist definiert durch das Verhältnis der Qualität der Lösung und dem dazu erforderlichen Mehraufwand. In dieser Arbeit wird untersucht, inwiefern sich adaptive Methoden zur akkuraten und frühzeitigen Vorhersage der Zugbahn tropischer Wirbelstürme eignen. Im ersten Teil der Arbeit wird zunächst untersucht, ob unterschiedliche Gitterauflösungen Auswirkungen auf die Intensität und die Zugbahn eines simulierten Wirbels haben. Der zweite Teil der Arbeit fokussiert die Fragen, wie das Gitter angepasst werden soll, welche Kosten damit verbunden sind und welcher Vorteil dadurch entsteht. Als Benchmark-Problem dient die Interaktion zweier tropischer Wirbelstürme, bei deren numerischer Simulation bereits kleinste Fehler einen maximalen Effekt auf die Qualität der Lösung haben können.