Hydrodynamics and Data Assimilation

Current Projects

One important part of our work is the cooperation with other research institutes, public institutions and companies. We have participated in multiple national and international projects. Some of the current projects are described below.

ESKP

(Earth System Knowledge Platform) is a platform under development informing about risks and chances of global change in the environment. The scientifically validated and processed information comprising the topics water, ground, climate or natural disasters shall enable the society, policymakers and economy to make sound decisions on preventive future strategies. Besides 8 Helmholtz Centres further partners are engaged in the project. Funding is provided by the German Research Society (Deutsche Forchungsgemeinschaft) and the Ministry of Science and Culture of Lower Saxony.

DWD Contract

Within the framework of further improvements of the community wave model WAM, a method will be developed that takes subscale processes as unresolved small islands or other obstacles into account. Furthermore the swell dissipation that in certain constellations of the atmospheric forcing is currently not satisfactory has to be investigated carefully and an appropriate solution will be suggested.
The contract is funded by the German Met Service (DWD: Deutscher Wetterdienst)

JERICO-NEXT

The coastal area is the most productive and dynamic environment of the World Ocean with significant resources and services for mankind. JERICO-NEXT emphasizes that the complexity of the coastal ocean cannot be well understood if interconnection between physics, biogeochemistry and biology is not guaranteed. Such integration requires new technological developments allowing continuous monitoring of a larger set of parameters. In the continuity of JERICO(FP7), the objective of JERICO-NEXT consists in strengthening and enlarging a solid and transparent European network in providing operational services for the timely, continuous and sustainable delivery of high quality environmental data and information products related to marine environment in European coastal seas. Other JERICO-NEXT objectives include: Support to European coastal research communities, enable free and open access to data, enhance the readiness of new observing platform networks by increasing the performance of sensors, showcase of the adequacy of the so-developed observing technologies and strategies, propose a medium-term roadmap for coastal observatories through a permanent dialogue with stakeholders. Although JERICO-NEXT already includes industrial partners, it will be open to other research institutes, laboratories and private companies which could become associated partners to the project.

The HZG contribution to JERICO-NEXT is through its North Sea coastal observatory system COSYNA.
Furthermore, observation system assessments will be performed using numerical models. One particular focus is on HF radar systems.

WIPAFF (Analyse der Eigenschaften und Auswirkungen von Offshore Windpark-Fernfeldern)

Mehr als 500 Offshore-Windenergieanlagen gingen allein 2015 in Deutschland ans Netz. Wie solche Windparks sich untereinander beeinflussen und sich möglicherweise auf das lokale Klima auswirken, ließ sich bislang nur mit Modellen annähern. Der großflächige Ausbau macht es nun erstmals möglich, diese Effekte in der Realität zu untersuchen.

Das ist Gegenstand des BMWI geförderten Forschungsprojekts „WIPAFF", das vom Karlsruher Instituts für Technologie zusammen mit dem HZG, der Universität Tübingen, der Universität Braunschweig und dem Deutschen Windinstitut (DEWI) durchgeführt wird. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, den weiteren Ausbau der Windkraftnutzung in der Nordsee möglichst effizient und umweltverträglich zu gestalten.

Ziel der Forscherinnen und Forscher am Institut für Küstenforschung des HZG ist die Untersuchung des Windfeldes für den Bereich zwischen 10 und 100 Kilometern hinter großen Windparks mit Hilfe von Messdaten und numerischen Modellen. Die Dynamik in diesem Bereich ist äußerst komplex und wird durch verschiedene Faktoren in der Atmosphäre, aber auch Eigenschaften der Wasseroberfläche beeinflusst. Eine interessante Frage, die die HZG Wissenschaftler zusammen mit Kollegen des IMK-IFU untersuchen wollen ist die Rolle des Seegangs für die Rauigkeit der Wasseroberfläche. Diese Rauigkeit spielt eine wichtige Rollen für den Impulsfluss von der Atmosphäre in den Ozean, d.h. der Abbremsung der unteren Luftschichten die Wasseroberfläche. In den bisher für die Modellierung der atmosphärischen Bedingungen im Bereich von Offshore Windfarmen verwendeten Modellen ist dieser Effekt nur sehr grob nachgebildet. Das HZG betreibt hochaufgelöste Seegangsmodelle für die Deutsche Bucht, die Informationen über Wellenhöhe, Wellenlänge, und Wellenausbreitungsrichtung liefern und die für diese Untersuchung verwendete werden sollen. Ein weiterer wichtiger Teil der Arbeiten am HZG wird sich mit der Analyse von Satellitendaten beschäftigen. Die Radarsensoren der Satelliten TerraSAR-X und SENTINEL-1 liefern Informationen über die Rauigkeit der Wasseroberfläche, die mit der Windgeschwindigkeit in der wassernahen Luftschicht in Verbindung steht. Mit den Radarbildern dieser Satelliten können große Teile der Deutschen Bucht mit einer hohen räumlichen Auflösung abgebildet werden. In der Regel ist es sogar möglich, einzelne Windturbinen zu erkennen. Mit Hilfe dieser Daten sollen Abschattungseffekte durch Windfarmen für verschiedene Wettersituation untersucht werden. Hierbei sind insbesondere die Distanzen, über die Windabschattungen in Abhängigkeit verschiedener Wettersituationen beobachtet werden können, von Interesse.