A new class of turbulent motion has recently been discovered, the so-called submesoscales. Submesoscales have drawn the attention due to their ability to restratify the upper ocean and induce high vertical velocities, both being instrumental for marine biogeochemistry. Those motions have been studied mainly in the context of open ocean simulations and idealized configurations; however, their response during excessive cooling and strong winds, is still unclear. Here, realistic high-resolution numerical simulations focusing on the central basin of the Baltic Sea revealed the existence of a strong and persistent autumn front that hosts a plethora of submesoscale features characterized by sharp lateral density gradients, strong surface convergence, and intense vertical velocities. Shallow and highly heterogeneous mixed layer depth patterns appear in the vicinity of those features. As it turns out, submesoscales are able to maintain shallow mixed layers during storms and induce rapid restratification after each wind event. The interaction of strong near-surface turbulence and submesoscale restratification results in highly efficient mixing inside submesoscale fronts.
Es wurde in letzter Zeit eine neue Klasse turbulenter Bewegungen beschrieben: die sogenannte Submesoskale. Deren Bedeutung liegt vor allem in ihrer Eigenschaft, den oberen Ozean zu restratifizieren und hohe Vertikalgeschwindigkeiten zu induzieren, beides Prozesse von großer Bedeutung für die marine Biogeochemie. Submesoskalige Prozesse wurden bisher hauptsächlich im Bereich des offenen Ozeans und in idealisierten Modell-Konfigurationen untersucht. Der Einfluss von starken Abkühlungsereignissen und Stürmen ist jedoch weiterhin unklar. Im Rahmen dieser Studie durchgeführte hochaufgelöste numerische Simulationen mit Fokus auf die Zentrale Ostsee zeigen die Existenz einer starken und dauerhaften herbstlichen Front, innerhalb derer eine Vielfalt von submesoskaligen Mustern mit scharfen Dichtegradienten, starker Oberfächenkonvergenz und hohen Vertikalgeschwindigkeiten sichtbar ist. Im Bereich dieser Strukturen ist die Tiefe der durchmischten Oberflächenschicht hoch variabel. Im Ergebnis haben submesoskalige Prozesse die Fähigkeit, auch während Stürmen flache durchmischte Schichten zu erhalten und anschließend eine schnelle Restratifizierung des oberen Ozeans zu bewirken. Die Wechselwirkung von starker oberflächennaher Turbulenz und submesoskaliger Restratifizierung führt zu einer hohen Mischungseffizienz innerhalb submesoskaliger Fronten.