Diplomarbeit
Investigation of advection and the wind field in a spruce forest
Martina Hunner (02/2008-04/2009)
Betreuer: Thomas Foken, Lukas Siebicke, Johannes Lüers
Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung des Windfeldes und der Advektion am Standort Waldstein/Weidenbrunnen im Fichtelgebirge in Nordbayern. Die Daten wurden während des Feldexperimentes EGER (ExchanGE processes in mountainous Regions) erhoben, welches sich mit verschiedenen physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen im Bereich Boden, Vegetation und atmosphärischer Grenzschicht befasst. Da-bei wurden turbulente Strukturen, Advektion und Flussgradienten während den Messpe-rioden IOP 1 (September/Oktober 2007) und IOP 2 (Juni/Juli 2008) näher betrachtet. Außerdem waren Messungen eines Ultraschallanemometers für zwei längere Perioden vorhanden (September 2007 – Februar 2008, Mai – Oktober 2008). Neben einer allgemeinen Charakterisierung des Windfeldes und der Advektion wurde besonderes Augenmerk auf die Berechnung der vertikalen Advektion gelegt. Diese wird durch den CO2-Gradienten und die mittlere vertikale Windgeschwindigkeit bestimmt. Letztere stellt ein hohes Maß an Unsicherheit dar, da sie sehr kleine Werte annimmt. Um Einflüsse des Messgerätes, von Hindernissen und der Topografie zu korrigieren, wurde die Koordinatenrotation „planar fit“ durchgeführt. Dabei wurden der Einfluss der Länge des Messzeitraums, der Einteilung des Datensatzes in Windrichtungssektoren und der Einfluss der Datenqualität auf die Korrektur der vertikalen Windgeschwindigkeit und somit auf die Berechnung der vertikalen Advektion untersucht. Schließlich wurde die Auswirkung auf die gesamte Advektion und auf den Nettoökosystemaustausch bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass es am Waldstein/Weidenbrunnen nächtliche Subsidenz und Kaltluftabflüsse gibt. Je nach angewandter Methode ist die vertikale Advektion positiv oder negativ. Die horizontale Advektion dagegen ist immer positiv und trägt dadurch entscheidend zum Nettoökosystemaustausch bei. Wenn man die verschiedenen Metho-den der „planar fit“ Korrektur vergleicht, zeigt die Länge der Zeitspanne größeren Ein-fluss als die Anwendung der Qualitätskriterien. Aber auch die Einteilung in Windrich-tungssektoren verbessert die Nullsetzung der vertikalen Windkomponente. Die Untersuchungsfläche Waldstein/Weidenbrunnen lässt sich 2007 nach dem Klassifi-kationsschema von Aubinet je nach „planar fit“ Methode als Konvergenz-Situation mit steigender Quellenstärke oder aber als Divergenz-Situation charakterisieren. Im Sommer 2008 kann sie als Konvergenz-Situation klassifiziert werden.