Masterarbeit
Einfluss der Mischungsschichthöhe auf dasWindprofil über einem bewaldeten Standort
Sebastian Varga (05/2013-04/2015)
Betreuer: Thomas Foken, Lukas Pauscher
in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut Kassel
Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, den Einfluss der Mischungsschichthöhe auf die Windprofile auf einer bewaldeten Hügelkuppe zu bestimmen. Hierfür wurde die Mischungsschichthöhe mit dem Ceilometer und dessen installierter Software bestimmt und mit der, durch das Slab-Modell modellierten, Mischungsschichthöhe verglichen. Für die Windprofile wurden einfache Ansätze (logarithmisches Windprofil, Potenzansatz), mit komplexeren Ansätzen, wel- che die Mischungsschichthöhe berücksichtigen, (Windprofile nach Gryning et al. (2007); Peña et al. (2009b) erstellt und miteinander verglichen. Die Heterogenität des Geländes erforderte, dass einerseits die Rauigkeit abweichend von dem, in der Literatur üblichen Verfahren ermittelt wurde, anderseits war für das Windprofil (nach Gryning et al., 2007) die mittlere Mischungsschichtshöhe nach dem alternativen Ansatz (nach Peña et al., 2009b) zu ermitteln. Um die Ausreißer in der gemessenen Mischungsschichtshöhe zu entfernen, wurde das Verfahren der Wolkenkorrektur, entwickelt, mit dem, durch geräteinterne Parameter des Ceilometers, die bestimmte Mischungsschichthöhe korrigiert werden konnten. Hierfür wurde mittels einem Pyranometer die Bewölkung ermittelt und mittels dieser Ausreißer in der Ceilometermessung als solche detektiert und anschließend korrigiert. Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit war die Entwicklung und Programmierung einer automatisierten Auswertungsroutine in Matlab. Das Slab-Modell bildet die Mischungsschichthöhe am Vormittag mit guter Qualität ab. Die Qualität der gemessenen Mischungsschichthöhe konnte mittels der Wolkenkorrektur verbessert werden. Die Auswertung zeigte, dass der Potenzansatz mit dem Exponent 1/7 am Tag und auch in der Nacht (hier ist die Qualität immer schlecht) für die Messhöhe 135 m die beste Modellqualität ergibt. Dies bedeutet, dass die Mischungsschichthöhe auf die Windprofile keinen Einfluss hat.