Uni-Bayreuth

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Diplomarbeit

Characterisation of the Atmospheric Boundary-Layer in a Complex Terrain using SODAR-RASS

Jens-Christopher Mayer (06/2004-02/2005)

Betreuer: Thomas Foken, Christoph Thomas

Die vorliegende Arbeit untersucht Wind- und Temperaturprofile an einem komplexen Mittelgebirgsstandort. In gegliedertem Gelände wird das Windfeld stark von der Topographie beeinflusst. Dadurch ist die Form der Wind- und Temperaturprofile stark von der Windrichtung abhängig. Diese Abhängigkeiten spielen eine große Rolle bei der Interpretation von meteorologischen Messungen an einem derartigen Standort.
Die Wind- und Temperaturprofile wurden während des Experiments WALDATEM-2003 im Zeitraum von Mai bis Juli 2003 mit Hilfe eines SODAR-Systems METEK DSDPA.90/64 in Kombination mit einer 1,29 GHz RASS-Erweiterung gemessen. Die Messungen fanden am Messfeld Waldstein Weidenbrunnen im Fichtelgebirge, NE Bayern statt. Das Messfeld befindet sich im Bereich der NE-Flanke des Fichtelgebirges auf einer Sattelstruktur in 765 m ü. NN. Weitere Messungen für einen Vergleich des SODAR-RASS Systems mit Messungen eines meteorologischen Masten wurden von Juli bis August 2003 während der ECHO 2003 Kampagne am Forschungszentrum Jülich durchgeführt. Die ausgewerteten Temperatur- und Windprofile haben eine Höhenauflösung von 20 m und einer Reichweite bis zu 1 km über Grund.
Neben der mittleren Windstatistik für den Experimentzeitraum wird das Auftreten von intensiven Scherungsschichten bei bestimmten Windrichtungen beschrieben. Die Entwicklung der Mischungsschicht sowie das Auftreten von Low-Level Jets in gegliedertem Gelände werden untersucht und mit Ergebnissen von Experimenten aus dem Flachland bzw. aus städtischem Umfeld verglichen. Die Häufigkeitsverteilung der Windrichtung zeigte drei Hauptrichtungen, die zur Abgrenzung dreier Hauptsektoren herangezogen wurden: einem Nordsektor, einem Südostsektor und einem Westsektor. Windprofile des Nordsektors wiesen eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn mit zunehmender Höhe auf und waren geprägt durch häufig auftretende Low-Level Jets. Im Südostsektor zeigten die Windprofile eine starke Drehung bis zu 90 ° im Uhrzeigersinn mit zunehmender Höhe. Dazu trat ein sekundäres Windmaximum innerhalb der untersten 200 m über Grund auf. Der Westsektor wies Profile mit einer exponentiellen Windzunahme und eine leichten Drehung um 30 ° mit zunehmender Höhe auf. Eine Auswertung der Profile unter verschieden Stabilitätsbedingungen zeigte insbesondere für den SE Sektor einen ausgeprägten Einfluss der Topographie. Während des Experimentes wurden drei Low-Level Jet Ereignisse beobachtet, alle bei nördlichen Windrichtungen. Sie dauerten zwischen einer und zehn Stunden und erreichten Spitzenwindgeschwindigkeiten von 12 ms-1. Die Entwicklung der Mischungsschicht wurde nach verschiedenen Kriterien für mehrere Tage abgeleitet und mit Ergebnissen eines Models verglichen. Die beobachteten Anwachsraten der Mischungsschicht lagen zwischen 140 mh-1 und 400 mh-1.

Letzte Änderung 11.04.2005