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In den letzten Jahren hat die Simulation von Ausbreitungsprozessen im Meer immer mehr an Bedeutung gewonnen, z.B um die Verbreitung eines Schadstoffs abzuschätzen oder um den Driftweg von Menschen in Seenot zu bestimmen. Im BSH stehen zwei Modelle für unterschiedliche Anwendungen zur Verfügung. Beide Ausbreitungsmodelle basieren auf den Strömungsvorhersagen des Operationellen Zirkulationsmodells.
Das Langrange'sche Ausbreitungsmodell
Für die Simulation der Drift und Ausbreitung von Stoffen wird die untersuchte Substanz in diesem Modell durch eine Teilchenwolke dargestellt (Lagrange'sches Verfahren). Die Teilchen werden unter dem Einfluß der Strömung verdriftet. Schwimmende Substanzen werden zusätzlich mit einem bestimmten Prozentsatz der Windgeschwindigkeit transportiert. Bei der Simulation einer Ölausbreitung wird außerdem das physikalische Verhalten unterschiedlicher Ölsorten auf der Wasseroberfläche und in der Wassersäule berücksichtigt.
Das Langrange'sche Modell wird vorwiegend in Seenotfällen und zur Unterstützung der Küstenwache bei aktuellen Meeresverschmutzungen eingesetzt. Mit dem Modell können Driftprognosen für schwimmende Personen und Gegenstände (Boote, über Bord gegangene Ladung etc.)sowie Ausbreitungs- und Driftberechnungen für Öl und wasserlösliche Chemikalien durchgeführt werden. Außerdem wird das Modell häufig verwendet, um das Herkunftsgebiet eines Stoffes zu bestimmen. Es ist somit ein wichtiges Hilfsmittel für die Ermittlung des Verursachers einer Verschmutzung.
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Simulierte Verteilung von Öl nach der Havarie der "Pallas". (schwarz: Öl an der Wasseroberfläche,
blau: dispergiertes Öl, rot: am Meeresboden oder der Küste abgelagertes Öl)
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Das Euler'sche Ausbreitungsmodell
Das Euler'sche Ausbreitungsmodell simuliert die zeitliche Entwicklung von Konzentrationsverteilungen. Der im Modell verwendete Transportalgorithmus ermöglicht die Darstellung starker Konzentrationsunterschiede (Fronten).
Untersuchungen zur Ausbreitung von wasserlöslichen Substanzen und zur Wasserqualität der Nord- und Ostsee werden deshalb überwiegend mit dem Euler'schen Ausbreitungsmodell durchgeführt. Das Modell kann beispielsweise eine Antwort auf die Frage liefern, wie sich schädliche Stoffe, die durch die Flüsse ins Meer gelangen, ausbreiten und verteilen.
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