FESOM-C ist ein kürzlich entwickelter Küstenzweig des globalen Ozeanmodells FESOM (Finite-Element/volumE Sea ice-Ocean Model). Es wurde entwickelt, um sich kleinskalig auf physikalische und dynamische Prozesse zu konzentrieren, die in großräumigen Modellen wie FESOM üblicherweise nicht berücksichtigt werden. FESOM-C löst 3D-Gleichungen unter den Boussinesq-, hydrostatischen und traditionellen Näherungen für Impuls-, Kontinuitäts- und Dichtebestandteile. Das Modell wurde bereits in einer Reihe von idealisierten und realistischen Versuchen validiert. FESOM-C verwendet ein unregelmäßiges Gitternetz und arbeitet mit jeder Konfiguration von Dreiecks-, Vierecks- oder Hybridnetzen, wodurch sowohl geometrische Flexibilität als auch numerische Effizienz bei Küstensimulationen gewährleistet werden. Darüber hinaus enthält FESOM-C Lagrange-Module für die Rückwärts- und Vorwärtsverfolgung von Partikeln sowie für die Sedimentverteilung. Die übergreifenden Ziele von FESOM-C sind ein nachhaltiges Küstenmanagement und die genaue Modellierung der Küstendynamik im Rahmen des Erdsystemmodells (ESM).
 

FESOM-C derzeitiger Stand

• Finite Volume Diskretisierung mit Zellen und Scheitelpunkten
• Beliebige Konfigurationen von dreieckigen, viereckigen oder hybriden Netzen
• Geländefolgende vertikale Koordinaten
• Präzise horizontale Advektionsverfahren mit Limiters
• Implizite vertikale Advektionsverfahren 3. Ordnung, implizite vertikale Viskosität 
• Biharmonische horizontale Viskosität, Smagorinsky-Viskosität
• GOTM-Turbulenzbibliothek für die vertikale Durchmischung
• Flüsse durch die feste Grenze in Strömungsform/ Flüsse als offene Randbedingungen
• Gezeitenpotential / Offene Randbedingungsvorgabe von Amplituden und Phasen
• Benetzungs-/Trocknungsoption
• Partikelverfolgung mit Lagrange Modul
• Sediment-Modul
• Modul für neuronale Netze zur Wiederherstellung von Oberflächenströmungen aus tiefengemittelten Lösungen
• Modul Eis
 

Animation. Demonstration der Benetzungs-/Trocknungsoption

Abb. Potentielle Partikelverteilung, die aus einem 3-wöchigen Backtracking resultiert, dargestellt auf einer Bathymetriekarte [m]. Die gestrichelten Linien zeigen die mögliche Partikelverteilung in der Tiefe, während die durchgezogenen Linien die Verteilung an der Oberfläche darstellen. Grüne Linien stellen die Grenzen der Meeresschutzgebiete dar. Magentafarbene Punkte zeigen die Positionen der Messungen an, an denen die Verteilungsmodellierung begonnen wurde. Türkise Punkte zeigen die Positionen der Tracer 3 Wochen vor der Probenahme.

Animation. Transport von masselosen Tracern in der Sylt-Rømø-Bucht, dargestellt auf einer tiefengemittelten Strömungsgeschwindigkeitskarte. Die braune Farbe zeigt trockene Zonen an. Autoren: V. Sidorenko, A. Androsov, K. H. Wiltshire

Abb. Veränderung der Gezeitenzone, verschiedene Meeresspiegelanstiegsszenarien. Autoren: G.Konyssova, V. Sidorneko, A. Androsov, S. Rubinetti, L.Sander, K.H.Wiltshire

• Lagune von Venedig, Anstieg des Meeresspiegels und Acqua alta-Ereignisse

Animation. Modellierte Acqua alta Ereignisse in der Lagune von Venedig. Autoren: S. Rubinetti, I. Kuznetsov, V. Sidorenko, A. Androsov, M. Gnesotto, A. Rubino, D. Zanchettin

• Potter Cove. Verteilung von Schwebstoffen (SPM)

Animation. Simulierte SPM-Dynamik in der Potter-Bucht. Autoren: C. Neder, V. Sidorenko, A. Androsov, I. Kuznetsov, D. Abele, U. Falk, I. R Schloss, R. Sahade, K. Jerosch

Abb. Skizze des entworfenen Plume-Ausbreitungstestfalls, der ein Ästuar-Schelf-System darstellt,, bei dem die Dynamik nichtlineare Strömungsregime mit scharfen Frontalgrenzen und lineare Regime mit küstenübergreifendem geostrophischem Gleichgewicht kombiniert.

Animation. Linkes Feld: hybrides Advektionsschema hoher Ordnung; rechtes Feld: Aufwind 2d-ter Ordnung. Autoren. V. Sidorenko, T. T. Sidorenko, T. Kärnä, A. Androsov, K. Androsov, K. K. Klingbeil, S. Danilov, H. Burchard