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Analysis of the Fetch Dependency of the Slope of Wind-Water Waves

Proß, Christin

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Abstract

In this thesis mean square slope has been calculated from slope images which were recorded by the Imaging Slope Gauge (ISG) at the annular wind-wave tank Aeolotron in Heidelberg. The calculations have been realized using three different methods, which are, (i) calculation of the variance, (ii) integration of the slope power spectrum and (iii) fitting the probability distribution function of slope with a model function. The resulting values have been compared to each other and to the existing live evaluation of the ISG for a wide range of wind and fetch conditions. Also the fetch dependence of mean square slope has been analyzed, which obtains information about the evolution of a wave field. Additionally the slope images have been separated with the use of band pass filters into slope images of gravity waves and capillary waves. By separating gravity from capillary waves it was possible to analyze their slope probability distribution functions individually.

Translation of abstract (German)

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die mittlere quadratische Neigung aus Neigungs- bilder berechnet, welche mit der Imaging Slope Gauge (ISG) am Aeolotron, einem ringförmigen Wind-Wellen Kanal in Heidelberg aufgenommen wurden. Zur Berech- nung wurden drei verschiedene Methoden angewandt, (i) Berechnen der Varianz, (ii) Integration des Neigungsspektrums und (iii) Anfitten einer Modellfunktion an die Häufigkeitsverteilung der Neigunswerte. Die Resultate wurden für einen weiten Bere- ich an Windgeschwindigkeiten und Windwirklängen, sowohl untereinander verglichen, als auch mit der vorhandenen Live-Auswertung der ISG. Mit den ermittelten Werten wurde auch die Fetch-Abhängigkeit der mittleren quadratischen Neigung untersucht, welche Informationen über die Entwicklung eines Wellenfeldes enthält. Außerdem wurden die Neigungsbilder unter Zuhilfenahme von Bandpassfiltern in Bilder zerlegt die entweder die Neigungen der Gravitationswellen oder der Kapillar- wellen beinhalten. Durch das Trennen von Gravitations- und Kapillarwellen war es möglich deren Häufigkeitsverteilungen der Neigungen getrennt zu untersuchen.

Item Type: Bachelor thesis
Supervisor: Jähne, Prof. Dr. Bernd
Date of thesis defense: 15 July 2016
Date Deposited: 25 Jul 2016 13:01
Date: 2016
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
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