Die biogeochemischen Stoffumsätze von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff werden
im Modell durch 17 prognostische pelagische und benthische Zustandsvariablen
repräsentiert (s. Anhang Tabelle 11.7), für die jeweils Erhaltungsgleichungen formuliert
sind (Tabelle 11.9). Koeffizienten, Parameterwerte sowie die zur Beschreibung der
biologischen Prozesse erforderlichen Funktionen sind in Tabelle 11.13-11.15
zusammengefasst. Die horizontale und vertikale Advektion und die horizontale
Diffusion im Ausbreitungsmodul für die biogeochemischen Zustandsvariablen werden
mit einem Komponenten-upstream-Verfahren explizit formuliert, während die vertikale
Diffusion und das Absinken von Detritus implizit berechnet werden. Der
biogeochemische Modellteil arbeitet mit einem variablen Zeitschritt. Ausgehend von
einem maximalen Zeitschritt von 60 min, wird der Zeitschritt gegebenenfalls solange
halbiert, bis das Stabilitätskriterium erfüllt ist. Danach wird er wieder vergrößert.
Hydrodynamische und meteorologische Antriebe
Das ökologische Modell wird wesentlich durch physikalische Felder angetrieben. Die
hydrodynamischen Bedingungen in der Nordsee werden seit Ende der 70er Jahre durch
hydro-thermodynamische Modelle beschrieben (Maier-Reimer, 1977; Davies, 1982;
Backhaus, 1985; Flather, 1987; Johannesen et al., 1989; Delhez und Martin 1992,
Pohlmann, 1996; Dick et al., 2001). Die Datensätze, die ECOHAM2 antreiben, sind in
der Tabelle 3.1 zusammengefasst. Die hydro-thermodynamischen Daten für die Jahre
1995 und 2000 wurden mit dem Zirkulationsmodell HAMSOM 30 (Pohlmann, 1996)
berechnet. Dabei handelt es sich um die täglichen Mittelwerte des Wasserstandes [m],
der Strömungskomponenten [m-s 1 ], der vertikalen und horizontalen Austausch
koeffizienten \rn-s 1 ], sowie des Salzgehalts [psu] und der Wassertemperatur [°C].
An der Wasseroberfläche werden solare Einstrahlung, Windgeschwindigkeit Uw sowie
der atmosphärische Partialdruck von Kohlendioxid (pC02 a ) vorgegeben. Die
meteorologischen Antriebsdaten für die Jahre 1995 und 2000 stammen aus der
Reanalyse der ERA40-Daten (ECMWF 31 ). Für die solare Einstrahlung liegen die Daten
in einer zeitlichen Auflösung von 6 Stunden vor. Zum Erfassen des Tagesganges
wurden sie auf zweistündige Werte interpoliert. Die Winddaten liegen in Form täglicher
Mittelwerte vor. Die eingelesenen hydrodynamischen sowie meteorologischen
Antriebsdaten werden im Modell zeitlich zwischen den Stützstellen auf den aktuellen
Simulationszeitpunkt linear interpoliert.
30 HAMburg Shelf Ocean Model, ausführliche Beschreibung bei Pohlmann (1996) und Backhaus (1985)
31 Europäisches Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (engl. European Centre for Medium-Range
Weather Forecasts).
