Bachelorarbeit
Untersuchung des Bowen-Verhältnisses über verschiedenen Landnutzungstypen während des COPS-Experimentes
Katrin Kohnert (04/2010-08/2010)
Betreuer: Rafael Eigenmann, Thomas Foken, Johannes Lüers
Das Ziel dieser Studie ist es, mit Hilfe des mittleren Bowen-Verhältnisses lokale Zusammen-hänge zwischen der Vegetation und der Atmosphäre festzustellen und diese auch in Bezug zur Höhenlage zu setzen. Dazu liegen dieser Studie Daten von acht Messstationen des im Sommer 2007 in Südwestdeutschland und Ostfrankreich durchgeführten COPS (Convective and Orographically-induced Precipitation Study) Experiments zugrunde. Das dabei untersuchte Gebiet zeichnet sich durch seine Heterogenität bezüglich Orographie und Landnutzung aus. Die betrachteten Stationen liegen im Rheintal, im Lee des Schwarzwaldes, im Kinzigtal und auf der Hornisgrinde, der höchsten Erhebung im Nordschwarzwald. An den betrachteten Stationen wurden über Wiese, Mais und Heide Messungen turbulenter Flüsse sowie Feuchtemessungen durchgeführt. Da in dieser Studie lediglich landnutzungsrepräsentative, energetisch relevante Flüsse betrachtet werden sollen, wird gezeigt, dass die Datenselektion nach strengen Kriterien erfolgen muss, und dass es unabdingbar ist, einen Großteil der verfügbaren Daten, vor allem Nachtdaten, zu verwerfen. Bei dieser Studie werden rund 83 Prozent der vorliegenden Daten nach der Datenselektion ausgeschlossen. Anhand der verwendeten Daten wird für jede Station auf unterschiedliche Weisen, mittels Regressionsanalyse und Mittelwertbildung, das mittlere Bowen-Verhältnis bestimmt. Es wird auf die Aussagekraft der verwendeten Verfahren eingegangen und es werden die unterschiedlichen Ergebnisse diskutiert. Um Gründe für die massive Streuung der Datenpunkte zu ermitteln, wird der Verlauf des Bowen-Verhältnisses über die Messperiode dargestellt. Dabei fallen vor allem bei den Wiesenstandorten starke Schwankungen auf, die auf Mahden zurückzuführen sind. Nach einer Mahd steigt das Bowen-Verhältnis aufgrund von sinkender Transpiration. Es wurde gefunden, dass der Niederschlag einen Einfluss auf die Stärke des Anstiegs hat. Es wird erläutert, dass zur Bestimmung eines flächenrepräsentativen mittleren Bowen-Verhältnisses Zeiträume gewählt werden müssen, in denen kein anthropogener Einfluss stattfindet. Anhand der verwendeten Daten konnte kein eindeutiger Zusammenhang zwischen mittlerem Bowen-Verhältnis und Landnutzungstyp nachgewiesen werden. Es scheint allerdings eine Höhenabhängigkeit des mittleren Bowen-Verhältnisses zu geben, da auf der Hornisgrinde das mit Abstand höchste Bowen-Verhältnis ermittelt wurde. Die Studie zeigt ferner, dass eine Aufteilung des Residuums auf den latenten und fühlbaren Wärmestrom nach dem Bowen-Verhältnis zu keinen signifikanten Unterschieden im mittleren Bowen-Verhältnis führt.