Messungen in der atmosphärischen Grenzschicht und Validation eines mesoskaligen Atmosphärenmodells über heterogenen Landoberflächen:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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| Veröffentlicht: |
Sankt Augustin
Asgard-Verlag Dr. Werner Hippe GmbH
2003
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| Schriftenreihe: | Bonner meteorologische Abhandlungen
59 |
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Titel: Messungen in der atmosphärischen Grenzschicht und Validation eines mesoskaligen Atmosphärenmodells
Autor: Maurer, Bernd
Jahr: 2003
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Theorie 7
2.1 Die atmosphärische Grenzschicht . 7
2.1.1 Die konvektive Grenzschicht. 9
2.1.2 Die inhomogene Grenzschicht. 12
2.2 Energieaustausch an der Erdoberfläche. 17
2.2.1 Bestimmung der Energieflüsse aus bodengebundenen
Messungen. 19
2.2.2 Bestimmung der Energieflüsse aus flugzeuggestützten
Messungen. 23
2.3 Einflüsse heterogener Landoberflächen . 2õ
2.3.1 Bestimmung der Oberflächenparameter . 26
2.3.2 Abhängigkeit der turbulenten Flüsse von Oberflächenhetero-
genitäten . 27
2.3.3 Aspekte zur Flächenmittelung bei Oberflächenheterogenitäten 29
3 Messungen in der atmosphärischen Grenzschicht 33
3.1 Ziele und Umfang der Messungen. 33
3.2 Bodengebundene Messungen. 35
3.2.1 Verwendete Meßverfahren . 35
3.2.2 Bemerkungen zur Auswertung . 36
3.3 Flugzeuggestützte Messungen. 37
3.3.1 Meßflugzeug und Instrumentierung. 37
3.3.2 Flugstrategie. 38
3.3.3 Datenaufbereitung. 39
3.3.4 Bemerkungen zur Auswertung der Flugmeßdaten. 40
4 Das Lokal-Modell (LM) des Deutschen Wetterdienstes 43
4.1 Eigenschaften des LM . 43
4.2 Simulationen mit dem LM. 45
4.3 Grundlagen zur Validation des LM. 46
VI
Untersuchungen zur Struktur der atmosphärischen Grenzschicht
und zum Energieaustausch über heterogenen Landoberflächen 51
5.1 Sommerliche, windschwache Hochdruckwetterlage (Fallbeispiel I) . 52
5.1.1 Synoptische Situation .52
5.1.2 Grenzschichtstrukturen und Energieflüsse über einem Obstbe-
stand . 53
5.2 Sommerliche Übergangsphase von Hoch- zu Tiefdruckeinfluß
(Fallbeispiel II). 59
5.2.1 Synoptische Situation .59
5.2.2 Vertikalstrukturen der Atmosphäre und Energieaustausch an
der Erdoberfläche.60
5.3 REEEFA-Intensivmeßphase (Fallbeispiel III) .66
5.3.1 Synoptische Situation .66
5.3.2 Beschreibung der Meßflüge.71
5.3.3 Grenzschicht-Kenngrößen .71
5.3.4 Oberflächenstruktur des Untersuchungsgebietes .73
5.3.5 Energieflüsse und Vertikalstrukturen an einem wechselnd bewölk-
ten Frühlingstag (18. Mai 1999).78
5.3.6 Bodennahe Verhältnisse und Vertikalstrukturen der Grenz-
schicht an einem wolkenarmen Frühlingstag (21. Mai 1999) . . 84
5.3.6.1 Energiebilanzen und bodennahe Vertikalstrukturen . 84
5.3.6.2 Vertikalprofile in der unteren Troposphäre.92
5.3.6.3 Meteorologische Größen auf ausgewählten Flugab-
schnitten .94
5.3.6.4 Turbulente Energieflüsse und Oberflächenheteroge-
nität.98
5.3.6.5 Variabilität der Energieflüsse auf den bodennächsten
Flug-Legs.102
5.3.6.6 Vertikalprofile von Energieflüssen.105
5.3.6.7 Flächenmittel meteorologischer Größen im REEEFA-
Gebiet .107
5.3.6.8 Flächenmittel der Energieflüsse im REEEFA-Gebiet 111
5.3.6.9 Räumliche Mittelung der Energieflüsse durch Wich-
tung .116
5.4 Betrachtung längerer Zeiträume.121
Ergebnisse der Modellvalidation 125
6.1 Fallbeispiel I: 6./7. August 1998.126
6.2 Fallbeispiel II: 19.-21. August 1998.131
6.3 Fallbeispiel III: 21. Mai 1999.141
6.3.1 Validation an einzelnen Modell-Gitterpunkten.141
6.3.2 Flächenintegrierte Validation anhand flugzeuggestützter
Messungen.148
6.3.3 Validation auf regionalen Skalen .157
VII
7 Zusammenfassung und Ausblick 161
A Bodengebundene Messungen 1998 und 1999 169
? Instrumentierung des Meßflugzeuges 173
Literatur 175
Symbol Verzeichnis 179
Abkürzungsverzeichnis 181 |
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