Turbulenzinteraktionen in der atmosphärischen Grenzschicht: Ein skalenübergreifender Ansatz zur Aufklärung oberflächennaher Austauschprozesse
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Bekommen wir ein besseres Bild von der Welt um uns herum, wenn wir viele Aspekte und Orte gleichzeitig beobachten, statt nur einige wenige? Eine höhere zeitlich und räumliche Auflösung versprechen einzigartige Einblicke in Wechselwirkungen, die auf verschiedenen Skalen stattfinden. Aber lohnt es sich, noch einen Schritt weiter zu gehen? Wir untersuchten dynamische Wechselwirkungen in der oberflächennahen Atmosphäre. Bisher sind nicht alle diese Wechselwirkungen theoretisch verstanden, was Vorhersagen von wichtigen klimarelevanten Prozessen erschwert. In diesem Projekt wurden detaillierte Messungen mit Hilfe von einem Netzwerk bodengestützter (Fern-)Messinstrumente durchgeführt, darunter Doppler-Lidar, faseroptische Sensoren und Wärmebildkameras. Die Kombination der Methoden gab Auskunft über die Entwicklung organisierter Strukturen in der atmosphärischen Grenzschicht auf mehreren komplementären Skalen. Diese Details wurden mit neuartigen datenwissenschaftlichen Methoden extrahiert, die dazu dienen, Trendverschiebungen, Formen und Korrelationen in Temperatur- und Windfeldbeobachtungen zu identifizieren. Durch die Anwendung dieser Methoden auf hochauflösend, geometrisch verteilte Beobachtungen anstelle von Einzelpunktdaten wurde die Variabilität von Strukturmerkmalen sowohl in Raum als auch in Zeit klar detektiert. Dies ist der Beginn, um Methoden weiterzuentwickeln und neue Theorien der bodennahen Atmosphäre zu entwickeln.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Simultaneous multicopter-based air sampling and sensing of meteorological variables”. In: Atmospheric Measurement Tech. 10.8 (2017), pp. 2773–2784
C. Brosy, K. Krampf, M. Zeeman, B. Wolf, W. Junkermann, K. Schäfer, S. Emeis, and H. Kunstmann
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“Field intercomparison of prevailing sonic anemometers”. In: Atmospheric Measurement Techniques 11.1 (2018), pp. 249–263
M. Mauder and M. J. Zeeman
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“Large-eddy simulations of real world episodes in complex terrain based on ERA-Reanalysis and validated by ground-based remote sensing data”. In: Monthly Weather Review (2019)
C. Hald, M. Zeeman, P. Laux, M. Mauder, and H. Kunstmann
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“Surface flux estimates derived from UAS-based mole fraction measurements by means of a nocturnal boundary layer budget approach”. In: Atmospheric Measurement Techniques 13.4 (2020), pp. 1671–1692
M. Kunz, J. V. Lavric, R. Gasche, C. Gerbig, R. H. Grant, F.-T. Koch, M. Schumacher, B. Wolf, and M. Zeeman
