Uni-Bayreuth

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Masterarbeit

Modeling of the energy exchange above lake and land surfaces

Elisabeth Thiem (08/2010-02/2011)

Betreuer: Thomas Foken, Wolfgang Babel

Modelle ermöglichen es uns komplexe Systeme zu verstehen, indem sie diese Systeme in vereinfachter Form darstellen. Sie werden verwendet um Input für andere Modelle zu produzieren, sind aber auch die einzige Möglichkeit um Vorhersagen zu machen. Ein anderer Anwendungsbereich für Modelle ist das Füllen von Datenlücken. Lückenhafte Messdaten haben verschiedenste Ursachen. Dennoch sind sie unerlässlich als Modellinput oder auch für die Abschätzung von Bilanzen, wie zum Beispiel der Netto- Kohlenstoffdioxid-Bilanz von Ökosystemen. Deren Ergebnisse hängen stark von der Qualität der Eingangsdaten ab. Eine Methode, die es ermöglichen würde Datenlücken realistisch zu füllen und damit die Qualität von Inputdaten erhöhen könnte, würde damit auch zu verbesserten Ergebnissen bei Bilanzabschätzungen sowie weiterer Modellierung führen. Die vorliegende Arbeit stellt zwei Modelle zum Füllen von turbulenten Flussdaten über Wasser- und Landoberflächen vor. Das verwendete Boden-Vegetation-Atmosphäre- Modell (SVAT) wird in Bezug auf seine Güte bei der Simulation turbulenter Flüsse über einer alpinen Weidefläche auf dem Hochland von Tibet getestet. Ein hydrodynamisches Mehrschichten-Modell wird zur Austauschbestimmung über einer Seefläche verwendet und ebenfalls bezüglich seiner Güte untersucht. Abhängig von der Bonität der Eingangsdaten, welche während einer Messkampagne auf dem Tibetischen Plateau im Sommer 2009 aufgenommen wurden, wird seine Leistung diskutiert. Beide Modelle zeigen recht gute Ergebnisse, die durch die hohen Korrelations-Koeffizienten bestätigt werden können. Ein Sensitivitätstest des Wassermodells zeigt den großen Einfluss einer neu eingeführten Parametrisierung für flache Gewässer auf. Offensichtliche Messfehler der Eingangsdaten, besonders in Bezug auf die Wassertemperatur, konnten nicht festgestellt werden. Eine Abschätzung der Energiebilanz über der Wasseroberfläche scheiterte jedoch an der Datenlage. Die Anforderungen, die Flussmessungen unter Verwendung der Eddy-Kovarianz Methode an die Umgebungsbedingungen stellen, wurden nicht immer erfüllt. Daher entsprechen die gemessenen turbulenten Flüsse möglicherweise nicht während des gesamten Messzeitraums der Realität. Die Leistung beider Modelle konnte nicht vollständig abgeschätzt werden, da aufgrund von mikroklimatischen Zirkulationen kein vollständiger Tagesgang beider Oberflächen gemessen werden konnte.

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Letzte Änderung 03.05.2011