Vergleichende Analyse der Energiebilanz zweier Untersuchungsflächen der Landnutzungen "Grasland" und "Wald" in der südlichen Oberrheinebene:
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Freiburg i.Br.
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2004
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Autor: Rost, Jutta
Jahr: 2004
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 5
2. Einige theoretische Grundlagen zur Energiebilanz einer Oberfläche 9
2.1. Struktur der atmosphärischen Grenzschicht.................. 9
2.1.1. Die Navicr-Stokes-Gleiclmngen..................... 11
2.1.2. Monin-Obukhov selie Älinlichkeitstheorie............... 13
2.1.3. Richardson-Zahl............................. IG
2.1.4. Haiiigkeitslängi und crdränguugshrihe................ 17
2.2. Energiebilanz an der Umsatzfläche ...................... 18
2.2.1. Strahhmgsbilanz ............................ 20
2.2.1.1. Kurzwellige Koinpoiienteu der Strahlungsbilanz...... 20
2.2.1.2. Langwellige Komponenten der Strahhmgsbilanz...... 21
2.2.2. Bodenwännestrom........................... 23
2.2.3. Bestandeswärmestrum......................... 2G
2.2.4. Fühlbarer und latenter Wännestrom................. 27
2.2.4.1. Bulk-Foniitilienmg...................... 27
2.2.4.2. Bowen-Ratio-Energy-Balance Methode (BREB)...... 29
2.2.4.3. Penman-Monteith ...................... 31
3. Standortbeschreibungen 35
3.1. Allgemeine Standortbi schreibuiig....................... 35
3.1.1. Boden.................................. 38
3.1.2. Klima der Oberrheinregiou....................... 38
3.2. Landnutzung „Wald (Hartheim)....................... 40
3.2.1. Waldkiefer ............................... 43
3.2.2. Turm-Messungen............................ 44
3.3. Landimtziing „Grasland (Brcingartcu).................... 46
4. Datengrundlage 51
4.1. Kontrolle der Datenqualität.......................... 51
4.1.1. Grubbs-Test............................... 51
4.1.2. Strahlung................................ 52
4.1.3. Lagrange-Interpolation......................... 53
4.1.4. Luft- und Bodenteinperaturen..................... 54
4.1.5. Niederschlag............................... 54
4.1.6. Mittelwertberechnung und Yerglciehbarkeit.............. 55
4.2. Meteorologische Bedingungen im Untersuchuiigszeitrauin.......... 56
4.2.1. Großwetterlagen ............................ 56
4.2.2. Lufttemperatur und Niederschlag................... 57
4.2.3. Windgeschwindigkeit und -richtung.................. 59
5. Thermodynamische und dynamische Größen 63
5.1. Lufttemperatur................................. 63
5.2. Bodentemperatur................................ ~*
5.3. Feuchtemaße................................... 3
5.4. Windprofile................................... 80
6. Strahlung 85
6.1. Kurzwellige Strahlungsflüsse.......................... 85
6.2. Langwellige Strahlungsflüsse.......................... 90
6.3. Strahlungsbilanz ................................ 93
7. Verfügbare Energie 97
7.1. Boden- und Bcstandeswärmestrom ...................... 97
7.2. Verfügbare Energie............................... 102
8. Turbulente Wärmeflüsse 105
8.1. Berechnung der vertikalen Gradienten oder die Frage nach Differenzen-
oder DirFerenzialquotient............................ 105
8.2. Latenter und fühlbarer Wärmestrom ..................... 11
8.2.1. Yerfahrensvergleich........................... 110
8.2.2. Kiefernwald............................... 116
8.2.3. Grasland................................. 119
3
9. Übertragungsfunktionen 121
9.1. Winter......................................121
9.2. Sommer.....................................128
9.3. Statistische Betrachtung............................134
10. Diskussion und Ausblick 145
1(1.1. Thermodynamik ................................145
10.2. Verfügbare Energie...............................148
10.3. Energiebilanz..................................150
10.3.1. Mcthodcnvcrgleich...........................150
10.3.2. Landiiutzungsvergleich.........................151
10.4. Statistische Analyse...............................154
10.5. Schliissbc-trachtimgen und Ausblick......................15-5
Literaturangaben 157
Abbildungsverzeichnis 171
Tabellenverzeichnis 181
A. Symbolverzeichnis 185
B. Großwetterlagenbezeichungen 189
C. Fehlwerte 191
D. Mittlere monatliche Tagesgänge 197
E. Regressionsbeziehungen 205
F. Programmschemata 229
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