id,collection,dc.contributor.author,dc.contributor.contact,dc.contributor.firstReferee,dc.contributor.furtherReferee,dc.contributor.gender,dc.date.accepted,dc.date.accessioned,dc.date.available,dc.date.issued,dc.description.abstract[de],dc.format.extent,dc.identifier.uri,dc.identifier.urn,dc.language,dc.rights.uri,dc.subject,dc.subject.ddc,dc.title,dc.title.translated[en],dc.type,dcterms.accessRights.dnb,dcterms.accessRights.openaire,dcterms.format[de],refubium.affiliation[de],refubium.mycore.derivateId,refubium.mycore.fudocsId "eaed0dda-3e58-4d8c-910e-48125bc3c933","fub188/14","Schielicke, Lisa","lisa.schielicke@met.fu-berlin.de","Uwe Ulbrich","Peter Nevir||Rupert Klein","w","2017-05-17","2018-06-07T16:30:47Z","2017-09-11T09:40:41.141Z","2017","Occurring on various scales vortices are the most prominent feature determining considerably the appearance of the atmospheric flow field. Although, the identification of a rotating vortex seems to be trivial, an accepted unified mathematical definition of vortex size and intensity is still missing. In this thesis, we will use a bilateral approach investigating the kinematics as well as the dynamics of vortices in order to reveal appropriate size and intensity measures. Thereby, we will introduce a kinematic method (Wk-method) based on the kinematic vorticity number Wk that calculates the local ratio of the rates of rotation and deformation. A vortex is then defined as simply-connected region of rotation rate prevailing over the strain rate. It will be shown that the method gives consistent results in different atmospheric flow situations, at different height levels and for different grid resolutions. To complete our view on vortices, we will further introduce two intensity measures derived from the dynamical horizontal equations of motion: the mass-specific energy of displacement and its mass-related counterpart, the atmospheric moment. These two measures can be interpreted as the mass-specific and mass-related work that was necessary to generate the vortex, respectively. Likewise to the seismic moment of earthquakes, the atmospheric moment can be seen as a measure of vortex magnitudes proportional to the total energy released during the vortex life time. Finally, the assembled knowledge, novel measures and methods will be applied in the statistical analysis of vortex structures in reanalysis, model and observational data of different resolutions.||Wirbel unterschiedlicher Skalen dominieren das atmosphärische Strömungsfeld. Trotz ihrer auffälligen Rotationsbewegung ist es nicht trivial, einen Wirbel hinsichtlich seiner Stärke und Ausdehnung klar vom dreidimensionalen Strömungsfeld abzugrenzen, da eine einheitlich akzeptierte, mathematische Definition fehlt. In dieser Arbeit werden wir das Problem der Wirbelerkennung sowie der Definition von Wirbelgröße und Wirbelintensität einerseits mit Hilfe der Kinematik und andererseits mit Hilfe der Dynamik betrachten. Im Rahmen der Arbeit werden wir eine kinematische Methode, die Wk-Methode, einführen, die auf der kinematischen Vorticityzahl Wk basiert. Dabei wird die Wirbelfläche als einfach zusammenhängendes Gebiet definiert, in dem die Rotationsrate gegenüber der Deformationsrate überwiegt. Wir werden zeigen, dass die Wk- Methode konsistente Ergebnisse in unterschiedlichen Strömungssituationen, in verschiedenen Höhen sowie für unterschiedliche Auflösungen liefert. Andererseits können anhand der dynamischen horizontalen Bewegungsgleichung zwei neue Intensitätsmaße eingeführt werden: die massenspezifische Verschiebungsenergie sowie das massenabhängige Äquivalent zur Verschiebungsenergie, das atmosphärische Moment. Diese beiden Größen können als massenspezifische bzw. massenabhängige Arbeit interpretiert werden, die nötig war um den Wirbel zu erzeugen. In Analogie zum seismischen Moment kann das atmosphärische Moment als Maß der Wirbelmagnitude verstanden werden, die proportional zur gesamten in der Lebenszeit des Wirbels umgesetzten Energie ist. Schließlich wenden wir die neuen Maße und Methoden in der statistischen Analyse von Wirbelstrukturen unterschiedlicher Skala in Reanalysen, Modell- und Beobachtungsdaten verschiedener Auflösung an.","248 Seiten","https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2638||http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6839","urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000105455-5","eng","http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen","vortex definition||kinematic vorticity number||Wk-method||vortex size||intensity||vortex identification atmospheric scales","500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::551 Geologie, Hydrologie, Meteorologie","Scale-dependent identification and statistical analysis of atmospheric vortex structures in theory, model and observation","Skalenabhängige Identifikation und statistische Analyse atmosphärischer Wirbelstrukturen in Theorie, Model und Beobachtung","Dissertation","free","open access","Text","Geowissenschaften","FUDISS_derivate_000000022255","FUDISS_thesis_000000105455"