Diplomarbeit
Eddy Sampling Methods for the Measurement of Trace Gas Fluxes
Johannes Ruppert (08/2001-01/2002)
Betreuer: Thomas Foken
Eddy Sampling Methoden, die aus der Eddy Kovarianz (EC) Methode abgeleitet sind, werden zur Messung von Spurengasflüssen in der Grenzschicht verwendet, um Austauschprozesse an der Grenzfläche zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre zu untersuchen. Auf der Basis der theoretischen Grundlagen, verwendeten Annahmen und der Fehlerquellen vergleicht diese Arbeit verschiedene Eddy Sampling Methoden, die verwendet werden, wenn keine Sensoren für zeitlich hochaufgelöste Messungen zur Verfügung stehen, und sucht nach Strategien für die weitere Verbesserung dieser Methoden. Relaxed Eddy Sampling Methoden sind indirekte Methoden, da sie auf einer Parametrisierung beruhen. Disjunct sampling (unterbrochene Probenahme) ist die Grundlage für relativ neue direkte Methode zur Flussmessung in der Grenzschicht. Fehlerquellen, die auf die Methoden selbst zurückzuführen sind, wurden mittels Simulation der Probennahme in der Relaxed Eddy Akkumulation und beim Disjunct Eddy Sampling quantifiziert und untersucht. Simulationen einer idealen Relaxed Eddy Akkumulation (REA) haben minimale relative Fehler in der Flussberechnung ergeben, wenn ein Wind-Deadband von gewählt wurde. Dieses Ergebnis stimmt mit den Ergebnissen früherer Untersuchungen (Oncley et al., 1993) überein. Simulation der Hyperbolischen Relaxed Eddy Akkumulation (HREA) zeigten, dass in Perioden mit eingeschränkten Abhängigkeiten zwischen den Skalaren, die zur Bestimmung des hyperbolischen Deadbands und des b-Faktors verwendet werden, große Fehler in der Flussbestimmung entstehen. In den Simulationsergebnissen der Disjunct Eddy Kovarianz (DEC) konnten keine Anzeichen für einen systematischen Fehler in der Flussmessung festgestellt werden. Zufällig verteilte Fehler wurden quantifiziert und waren für den Auftriebsstrom, den Feuchtefluss und den Kohlendioxidfluss vor allem von der Anzahl der berücksichtigten Proben abhängig.