The dynamics of internal wave motions and their relation to mixing were investigated here with an extensive, high-resolution data set from two cruises in summer 2008 and winter 2010 in the Bornholm Basin of the Baltic Sea. In the absence of tides, it was shown that the basin-scale energetics were governed by wind-generated, low-mode, near-inertial wave motions. These motions were associated with persistent, narrow bands of high shear (S^2), high stratification (N^2) and enhanced dissipation rates of turbulent kinetic energy (ε). These bands of turbulent dissipation, being the major source of mixing inside the permanent halocline, scaled with both the density stratification and the velocity shear. This deviates from the canonical, Richardson-number dependent (Ri=N^2/S^2) ε-parameterisations for the open ocean of Garrett-Munk and Gregg-Henyey, but follows a continental shelf parameterisation by MacKinnon and Gregg. In winter a large storm increased the energy in the entire internal wave frequency range. In the wake of the storm a long-lasting energy maximum of strong internal waves with frequencies near the buoyancy frequency was observed. These high-frequency motions were highly coherent over depth for vertical velocity, but less so for isopycnal displacements. This thesis shows that internal waves were energetic at a wide range of frequencies and the main mixing mechanism in the interior of the basin.
Die Dynamik der internen Wellenbewegungen und ihre Beziehung zur Mischung wurden hier mit einem umfangreichen, hochaufgelösten Datensatz der zwei Messfahrten im Sommer 2008 und im Winter 2010 ins Bornholm Becken der Ostsee untersucht. In Abwesenheit von Gezeiten wurde gezeigt, dass die Beckenweite Energetik von Wind-generierten internen Wellen mit kleinen Modenzahlen und Frequenzen nahe der Inertialfrequenz bestimmt ist. Diese Bewegungen waren mit andauernden, schmalen Schichten von hoher Scherung (S^2), hoher Schichtung (N^2) und erhöhter dissipation turbulenter kinetischer Energie (ε) verbunden. Diese Schichten der turbulenten Dissipation waren die Hauptquelle der Mischung innerhalb der permanenten Salz-Sprungschicht. Es wurde gezeigt, dass die Dissipationsrate der kinetischen Energie sowohl mit der Dichteschichtung der Wassersäule als auch mit der vertikalen Scherung der Geschwindigkeiten skaliert. Dieser Zusammenhang weicht von den kanonischen, Richardson-Zahlabhängigen (Ri=N^2/S^2) ε-Parameterisierungen von Garrett-Munk und Gregg-Henyey ab und folgt stattdessen der Kontinentalplattenparameterisierung von MacKinnon und Gregg. Ein Sturm während der Winterfahrt erhöhte die Energie im internen Wellenspektrum. Im Nachlauf des Sturmes wurde ein langlebiges Energiemaximum von internen Wellen nahe der Brunt-Väisälä Frequenz gemessen. Für diese Frequenzen wurde eine hohe Kohärenz der vertikalen Geschwindigkeiten über die Tiefe gefunden, jedoch keine hohe Kohärenz der Auslenkungen der Isopyknen. Diese Dissertation zeigt, dass interne Wellen über einen großen Frequenzbereich energetisch und der Hauptmischungsmechanismus im Inneren des Bornholm Beckens sind.