Mikrometeorologische Bestimmung des NO 2-Flusses an der Grenzfläche Boden - Luft:
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| Published: |
Bern
Geographisches Inst. der Univ.
1994
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| Series: | [Geographica Bernensia / G]
37 |
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| adam_text | Titel: Mikrometeorologische Bestimmung des NO 2-Flusses an der Grenzfläche Boden - Luft
Autor: Eugster, Werner
Jahr: 1994
Inhaltsverzeichnis
Vorwort des Herausgebers........................................................................1
Vorwort des Autors....................................................................................3
I Inhaltsverzeichnis............................................................................5
II Abstract...........................................................................................8
III Zusammenfassung........................................................................10
IV Tabellenverzeichnis.......................................................................12
V Abbildungsverzeichnis..................................................................14
VI Abkürzungsverzeichnis.................................................................17
1 Einleitung......................................................................................23
1.1 Problemstellung und Zielsetzung...............................................................23
1.2 Bedeutung der NC^-Deposition für ein Ökosystem...................................25
1.3 Aufnahme von NO2 durch die Pflanze.......................................................28
1.4 Andere Arten der Aufnahme von NO2.......................................................28
1.5 Aufteilung der Arbeiten zwischen FAC und GIUB.....................................29
2 Das Untersuchungsgebiet.............................................................30
3 Übersicht über die Feldkampagnen..............................................34
3.1 Instrumentarium........................................................................................34
3.2 Qualität der Daten.....................................................................................38
4 Theoretische Grundlagen zur Bestimmung eines Schadstoff-
Flusses ...........................................................................................40
4.1 Die Eddy Correlation Theorie....................................................................40
4.2 Die Áhnlichkeitstheorie nach Monin und Obukhov....................................42
4.2.1 Das logarithmische Windprofil (neutral geschichtete Atmo-
sphäre) .......................................................................................43
4.2.2 Die Turbulenzverhältnisse bei nicht-neutral geschichteter
Atmosphäre..................................................................................44
4.2.3 Einfluss der Stabilität auf den vertikalen Gradienten einer
Grosse ........................................................................................46
4.2.4 Die universellen Profilfunktionen..................................................48
4.2.5 Die Verdrängungschichtdicke d.....................................................49
4.2.6 Die Rauhigkeitslänge Zq................................................................51
4.3 Spektren und Cospektren...........................................................................52
4.3.1 Einfuhrung in die Spektralanalyse..................................................52
4.3.2 Taylor s Hypothese........................................................................54
4.3.3 Spektren und Cospektren..............................................................56
4.3.4 Die Bereiche eines Spektrums bzw. Cospektrums..........................57
4.3.5 Ähnlichkeit der Spektren und Cospektren......................................59
4.4 Anforderungen an Geländehomogenität und Quasistationarität der
Turbulenz, Abweichungen davon im komplexen Terrain............................61
4.4.1 Quasistationarität des Turbulenzfeldes...........................................64
4.4.2 Einfluss der komplexen Topographie.............................................64
4.5 Anforderungen an ein Messinstrumentarium, um einen Trocken-
depositionsfluss messen zu können.............................................................66
Handwerkliches.............................................................................70
5.1 Beschreibung der Messgeräte.....................................................................70
5.1.1 Der Solent Sonic Anemometer......................................................70
5.1.2 Das NO2-Analysegerät Scintrex LMA-3........................................73
5.1.3 Ergänzungsmessungen..................................................................75
5.2 Alle Schritte von der Messung bis zum Resultat.........................................78
5.2.1 Lineare Eichung............................................................................80
5.2.2 Nicht-lineare Eichung...................................................................81
5.2.3 Timelag-Analyse............................................................................81
5.2.4 Tilt Correction..............................................................................83
5.3 Berechnung der Spektren und Cospektren..................................................85
5.3.1 Die Fast Fourier Transformation zur Berechnung von
Cospektren...................................................................................85
5.3.2 Bandbreitenmittelung der Spektren und Cospektren......................87
Fehlerabschätzungen für die Flussmessungen..............................90
6.1 Das Dämpfungsmodell auf Basis einer Impedanz im Wechselstrom-
kreis...........................................................................................................90
6.2 Analogie zwischen der Dämpfung im Wechselstromkreis und der
NO2-Messung...........................................................................................92
6.3 Das Korrekturmodell für die NO2-Flussmessungen....................................94
6.3.1 Modellansatz.................................................................................94
6.3.2 Modellkurven für die Cospektren..................................................96
6.3.3 Der messbare Anteil des NC^-Flusses bei unterschiedlichen
mikrometeorologischen Verhältnissen...........................................97
7 Resultate der Feldmessungen.....................................................102
7.1 Messkampagnen, 11. bis 25. Juni 1992..................................................103
7.2 Messkampagne ??, 17. August bis 7. September 1992...........................108
7.3 Messkampagne IV, 28. Januar bis 25. Februar 1993................................111
7.4 Messkampagne V, 29. April bis 24. Mai 1993..........................................113
7.5 Tagliche NC^-Depositionsmengen in Abhängigkeit von der Wetter-
lage..........................................................................................................116
8 Der NO2-Fluss im Widerstandsmodell.........................................126
8.1 Transportmodelle....................................................................................126
8.2 Das Widerstandsmodell...........................................................................127
8.3 Berechnung der drei Widerstände Ra, Rf, und Rc......................................129
8.4 Vergleich der experimentell ermittelten Widersrandswerte........................131
9 Vergleich mit Literaturangaben..................................................139
10 Schlussfolgerungen und Ausblick................................................145
11 Literaturverzeichnis.....................................................................148
Anhänge................................................................................................156
A Herleitung der Spektralfunktionen...........................................................156
A.1 Spektrum....................................................................................156
A.2 Cospektrum, Quadraturspektrum und Kreuzspektrum................157
? Herleitung des Dämpfungsmodelles aus Kap. 6.......................................160
B.l Die Impedanz im Wechselstromkreis...........................................160
B.2 Gedämpftes Spektrum.................................................................161
C Übersicht über die synoptischen Wetterlagen...........................................164
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