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Ein semi-implizites Gezeitenmodell für Wattgebiete

A semi-implicit tidal model for wadden sea areas

Un modèle de marée semi-implicite pour les zones de petits fonds

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Deutsche Hydrografische Zeitschrift Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Ein neues numerisches Verfahren zur Simulation von Bewegungsvorgängen in Wattgebieten wird vorgestellt. Es beruht auf einem semi-impliziten Algorithmus (Backhaus [1982]), der für die Behandlung von Flachwasserproblemen und Trockenfallprozessen erweitert wurde. Das Verfahren ist nicht an das Stabilitätskriterium von Courant-Friedrichs-Lewy gebunden. Ein Vergleich von Modellrechnungen des Tidegeschehens im Heverstrom mit den Ergebnissen eines herkömmlichen expliziten Modells (Heyer [1980]) zeigt, daß damit neben einer beträchtlichen Rechenzeitersparnis eine deutliche qualitative Verbesserung der Simulation erzielt werden kann.

Summary

A new numerical method for the simulation of water movements in wadden sea areas is presented. It is based on a semi-implicit algorithm (Backhaus [1982]) that has been generalized to cope with shallow water problems and falling-dry processes. The method is not bound by the Courant-Friedrichs-Lewy stability criterion. A comparison of model calculations of the tidal movements in the Heverstrom with results derived by a traditional explicit model (Heyer [1980]) shows that besides considerable computer time savings marked qualitative improvements of the simulation are achieved.

Résumé

On présente un nouveau procédé numérique pour simuler les mouvements de la marée dans les zones de petits fonds. Ce procédé repose sur un algorithme semiimplicite implicite (Backhaus [1982]) qui a été élargi pour traiter des problèmes des eaux peu profondes et des processus d'assèchement. Il est indépendant du critère de stabilité de Courant-Friedrichs-Lewy. Une comparaison entre les calculs de modèle de marée dans le Heverstrom et les résultats d'un modèle explicite traditionnel (Heyer [1980]) montre qu'on peut réaliser par ce moyen une amélioration qualitative sensible et un gain de temps de calcul considérable.

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Abbreviations

A H :

horizontaler Austauschkoeffizient (A H=4 m/s·H); (H in m)

c max :

maximale im Modell aufgelöste Wellengeschwindigkeit

f :

horizontale Komponente des Coriolistensors

g :

Fallbeschleunigung

h :

ungestörte Wassertiefe

H :

aktuelle Wassertiefe (H=h+ζ)

i, j :

numerische Gitterpunktindizes inx- bzw.y-Richtung

l :

Index des Iterationsschritts

n :

numerischer Gitterpunktindex in zeitlicher Richtung

r :

Bodenreibungskoeffizient (r=0,0025)

t :

zeitliche Koordinate

u, v :

Geschwindigkeitskomponenten inx- bzw.y-Richtung

U, V :

Transportkomponenten inx- bzw.y-Richtung

V :

horizontaler Transportvektor

x, y :

örtliche Koordinaten

Δl :

Ortsschritt

Δt :

Zeitschritt

Δx :

Ortsschritt inx-Richtung

Δy :

Ortsschritt iny-Richtung

ε:

Konvergenzschranke des Iterationsverfahrens

ζ:

Wasserstand, Abweichung vom ungestörten Meeresniveau

τ:

Schubspannung

ω:

Iterationsparameter

Literatur

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  1. Kurt C. Duwe & Regina R. Hewer

    Present address: Institut für Meereskunde der Universität Hamburg, Heimhuder Straße 71, 2000, Hamburg 13

Authors and Affiliations

    Authors
    1. Kurt C. Duwe
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    2. Regina R. Hewer
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    Duwe, K.C., Hewer, R.R. Ein semi-implizites Gezeitenmodell für Wattgebiete. Deutsche Hydrographische Zeitschrift 35, 223–238 (1982). https://doi.org/10.1007/BF02317434

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    • DOI: https://doi.org/10.1007/BF02317434

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