Fraktionierung und zeitliche Differenzierung von Depositionsraten in Waldbestände:
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Dresden
Techn. Univ.
2004
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| Series: | Tharandter Klimaprotokolle
11 |
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| adam_text | Titel: Fraktionierung und zeitliche Differenzierung von Depositionsraten in Waldbestände
Autor: Bernhofer, Christian
Jahr: 2004
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Thcmengebiet................................................................1
1.2 Anlass und Motivation......................................................3
1.3 Vorhaben....................................................................3
2 Stand der Forschung 5
2.1 Entwicklung der Depositions- und Luftscliadstoffforscliung..............5
2.1.1 Geschichte............................................................5
2.1.2 Stand ................................................................6
2.1.3 Zukunft der Depositions- und Luftschadstoffforschung............7
2.2 Terminologie..................................................................8
2.2.1 Gliederung nach Depositionsformen und -orten....................8
2.2.2 Bestimmende Umsatzraume........................................10
2.3 Bestimmungsmethoden......................................................12
2.3.1 Messung der StofTdeposition........................................12
2.3.2 Modellierung der StofTdeposition....................................13
2.4 Charakterisierung der Depositionsformen..................................14
2.4.1 Deposition im Kronenraum von Waldbestanden (Aufnahme und
Abgabe)..............................................................14
2.4.2 D9: gasfdrmige Deposition (Molektile) ............................15
2.4.3 Du: abgesetzte Deposition (Aerosole)..............................16
2.4.4 D/ : fallende Deposition (Regen, Hagel, Sclinee)..................18
2.4.5 Entwicklung und Auswirkungen der Deposition in den letzten
Jahren................................................................20
2.4.6 Anteile der Depositionsformen an der Gesanitdeposition..........21
2.5 Austauschmechanismen......................................................24
2.5.1 Transport durch Schwerkraft........................................24
2.5.2 Luftaustausch in der atmospharischen Grenzschicht..............24
2.5.3 Austausch an der Grenzschicht Wasser-Luft......................27
2.6 Syntliese......................................................................28
a
R. Queck
INHALTSVERZEICIINIS
3 Material 31
3.1 Untersuclmngsgebiete (Lage, Standorteigenscliaften und Ausstattung) - 31
3.1.1 Ankerstation Tliarandter Wald ASTW............................32
3.1.2 Grillenburg Klimastation Grillel..................................33
3.1.3 Obcrbarenburg OBB................................................33
3.1.4 Rotherdbach RHB..................................................33
3.1.5 Zinnwald ZW........................... ¦ 33
3.1.6 Lugstein LS..........................................................34
3.1.7 Fichtelberg FBG....................................................34
3.1.8 Klimatische Cliarakteristik..........................................34
3.2 Messungen (Art und Datenverfiigbarkeit)..................................35
3.2.1 Ubersicht zur Messausstattung der Standorte ....................35
3.2.2 Datenverfiigbarkeit..................................................37
3.2.3 Gasfbrmige Deposition ..........................................38
3.2.4 Abgesetzte Deposition..............................................38
3.2.5 Fallende und abgesetzte Deposition................................39
3.2.6 Weitere Messungen..................................................40
4 Methoden 41
4.1 Kombination von Messungen und Modellen................................41
4.2 Voraussetzungen ............................................................43
4.2.1 Raumliche Auflosung................................................43
4.2.2 Zeitliche Auflosung..................................................43
4.2.3 Messperioden........................................................44
4.3 Angewendete Modellansatze................................................44
4.3.1 Widerstandsanalogie allgemein......................................44
4.3.2 Gasformige Deposition..............................................47
4.3.3 Abgesetzte Deposition..............................................51
4.3.4 Fallende Deposition..................................................57
4.3.5 Kroneuspeichermodell „K-Speicher ............................57
4.3.6 Gesamtdeposition....................................................58
5 Parametrisierung der Modellansatze 61
5.1 Aerodvnamisclier Widerstand ra............................................61
5.1.1 Definition............................................................61
5.1.2 Zusatzlicher aerodynamischer Widerstand ra)t ....................62
5.1.3 Zur Ahnlichkeitstheorie..............................................63
5.1.4 Das logarithmische Windprofil......................................64
5.1.5 Schatzungen von z0 und d..........................................66
5.1.6 Verschiebungshohe d................................................67
5.1.7 Rauigkeitslibhe ;0....................................................70
5.1.8 Ergebnisse der Profilparameterbestinnnung........................73
5.1.9 Die statistische Windfunktion......................................77
b
R. Queck
INHALTSVERZEICHNIS
5.1.10 Diskussionspunkte ..................................................83
5.2 Aerodynamischer Widerstand im Bestand rab..............................84
5.3 Quasilaminarer Grenzscliichtwiderstand ................................85
5.3.1 Definition............................................................85
5.3.2 Bestimmung von fiber die Dicke der laminaren Grenzschiclit . 85
5.3.3 Bestimmung von r^ liber Hdlienprofile ............................86
5.3.4 Vergleich von r^i und r 2............................................88
5.4 Oberflaclienwiderstande rsurf ..............................................89
5.4.1 Externes Pfianzenmaterial rcxt......................................89
5.4.2 Kutikulawiderstand ............................................90
5.4.3 Bodenwiderstand rst»i................................................93
5.5 Stomata- (r,) und Bestandeswiderstand (rc)..............................94
5.5.1 Definition............................................................94
5.5.2 Berechnung des rcjj2o ..............................................95
5.5.3 Parametrisierungsmodelle..........................................99
5.5.4 Stomatawiderstand r„ .......................105
5.5.5 Ubertragung des Stomatawiderstandes fiir H2O auf SO2, NO2,
NO und 03.............................107
5.6 Mesopliyllwiderstand rm..........................107
5.7 Reaktionswiderstand Tr ..........................108
5.8 Sedimentationswiderstand r.sej und Impaktionswiderstand rimp.....108
5.9 Fliissigwassergehalt - Sichtweite LWC — VV...............110
5.9.1 Parametrisierung der LWC — VV -Beziehung..........110
5.9.2 Korrektur der 98-er Sichtweitebestimmungen...........Ill
5.10 AerosolgroBenspektren...........................114
5.11 Vertikale Verteilung der Pflanzenoberflache................115
5.12 Strahlungstransmission im Bestand....................117
5.13 Modellierung der Strahlungsbilanz.....................119
5.14 Kronenspeichermodell ...........................121
6 Ergebnisse 123
6.1 Messergebnisse ...............................123
6.1.1 Witterung und Depositionsbedingungen .............123
6.1.2 Wasserhaushalt und Energiebilanz.................128
6.1.3 Gasfdrmige Immissionen......................131
6.1.4 Aerosolimmissionen.........................134
6.1.5 Abgesetzte Deposition aus Niederschlagsmessungen.......140
6.1.6 Fallende Deposition.........................144
6.1.7 Anteile und Stoffverhaltnisse in Bestandes- und Freilandnieder-
schlag................................146
6.2 Ergebnisse der Teilmodelle - Validierung und Bearbeitung .......148
6.2.1 Teilmodell GAS.dep zur gasformigen Deposition.........148
6.2.2 Ergebnisse von AERO-dep zur abgesetzten Deposition.....152
c
R. Queck
INHALTSVERZEICHNIS
C.2.3 Zur Modellierung der Stofffrachten in der abgesetzten Deposition 1G4
G.2.4 Liickenfullung............................1G6
G.3 Feliler in Messung und Modellierung ...................1GG
6.3.1 Gasformige Deposition.......................166
6.3.2 Abgesetzte Deposition.......................168
6.3.3 Fallende Deposition.........................168
6.4 Modellergebnisse..............................170
6.4.1 Gasformige Deposition.......................170
6.4.2 Abgesetzte Deposition.......................179
6.4.3 Fallende Deposition.........................185
6.4.4 Deposition unter dem Bestand - modelliert und gemessen .... 185
6.5 Abscliatzung der Gesamtdeposition....................193
6.5.1 Vergleicli der Jaliressummen der einzelnen Depositionsformen . 193
6.5.2 Verlauf................................198
6.5.3 Prozesse im Kronenraum - Leaching ?...............202
7 Synopse - Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick 205
7.1 Zur Fragestellung..............................205
7.2 Gasformige Deposition..........................207
7.3 Abgesetzte Deposition...........................208
7.4 Fallende Deposition.............................209
7.5 Kroncnraumprozesse............................209
7.6 Gesamtdeposition..............................210
7.7 Ausblick...................................211
Literaturverzeichnis 215
A Anhang: Symbolverzeichnis 235
B Anhang: Zur Struktur der Datenverarbeitung 240
C Anhang: Depositionssummen 242
d
|
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