Institutionen för geovetenskaper

Interaktion hav-atmosfär

När man tittar på en havsyta är vågorna ett imponerade skådespel som ständigt är i förändring. Vågor har också stor praktisk betydelse för olika näringar eftersom vågor påverkar fartygstransporter, vågenergi, erosion vid kusterna men även utbyte mellan hav och atmosfär av gaser och partiklar och därmed t ex också kolcykeln i havet. Vågor och interaktion mellan hav och atmosfär är också betydelsefulla när man ska modellera klimatsystemet eftersom de är länken mellan de två dominerande sfärerna (hav och atmosfär). Eftersom 70 % av jordens yta består av vatten är en korrekt beskrivning av utbytesprocesserna över hav fundamental.

Växelverkan mellan hav och atmosfär inkluderar:

(i) Utbyte av impuls mellan hav och atmosfär, det vill säga hur vinden påverkas av vågor och själv bygger upp vågor. Detta har betydelse för hur turbulens i atmosfären genereras och hur vindsystem bromsas upp. Det kontrollerar också omblandningen i haven, hur havsvågor byggs upp och hur havsströmmar genereras. 

(ii) Avdunstning, är av fundamental betydelse för moln- och nederbördsbildning. 

(iii) Utbyte av värme, kännbart värme och indirekt värme som beror av avdunstningen. 

(iv) Utbyte av andra ämnen mellan hav och atmosfär, däribland koldioxid.

Dessa utbyten (utom iv) och den geografiska fördelningen driver i hög grad cirkulationen i hav och atmosfär. Dagens formuleringar i modeller ger tillfredsställande resultat i många situationer. Under de senaste åren har dock ny forskning (inte minst gjord av sökanden och övriga i sökandens forskargrupp) identifierat brister i den nuvarande förståelsen och ett antal situationer då modellerna ger felaktiga resultat. De processer vi fokuserar på i den aktuella ansökan är främst hur vågor påverkar turbulensen i hav och atmosfär och hur de påverkar friktionen vid ytan.

Vi fokuserar på olika kopplade modellsystem för hav-vågor-atmosfär. För att ta fram nya beskrivningar av processerna kommer vi främst att använda mätningar, men även detaljerade numeriska turbulens simuleringar. Mätningarna kommer från fältstationen Östergarnsholm i Östersjön samt från ett antal andra experiment genomförda av samarbetspartners för att kunna beskriva processerna under olika förutsättningar (Norra Atlanten, Södra Oceanerna och Stilla Havet utanför Hawaii).

Projektet inkluderar en regional klimatmodell med tre komponenter (hav-vågor-atmosfär) för Östersjön och Nordsjön. Den har då en metodologi för att introducera vågor och hav-atmosfärsutbyte i modeller, som kan överföras även på andra modeller, här ingår vi nu i EC-Earth konsortiet. Det är olika vågparmetrar (signifikant våghöjd för vindvågor och dyning, vågålder och våglängd) men även för flöden (värmeflöde, avdunstning och impulsflöde) och parametrar av betydelse för turbulens i haven (Langmuir-tal och konvektion i havet).

Aktiva: Anna RutgerssonErik SahléeLichuan WuAnn-Sofi SmedmanUlf HögströmMonica MårtenssonAnna Sjöblom