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Deutscher Beitrag zu „Chequamegon Heterogeneous Ecosystem Energy-balance Study Enabled by a High-density Extensive Array of Detectors (CHEESEHEAD)“

Fachliche Zuordnung Physik und Chemie der Atmosphäre
Förderung Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406980118
 
Erstellungsjahr 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Bei diesem Projekt handelt es sich um den deutschen Beitrag zu Chequamegon Heterogeneous Ecosystem Energy-balance Study Enabled by a High-density Extensive Array of Detectors (CHEESEHEAD), einem durch die National Science Foundation (NSF) der Vereinigten Staaten von Amerika finanzierten Projekt. Das Projekt hatte zum Ziel, den Einfluss heterogener Ökosysteme auf die Transportmechanismen von fühlbarer und latenter Wärme zwischen Ökosystem und Atmosphäre zu verstehen. Eddy-Kovarianz Messungen sind gut geeignet, um die turbulenten fühlbaren und latenten Wärmeflüsse zwischen Ökosystemen und Atmosphäre zu messen. Der turbulente Fluss macht einen Großteil des Transports in der Atmosphärischen Grenzschicht aus, allerdings wurde eine systematische Unterschätzung der Flüsse von typischerweise 10-30% festgestellt, was in einer Schließungslücke in der Energiebilanz an der Oberfläche resultiert. Die Energiebilanzlücke ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass ein Teil der fühlbaren und latenten Wärme durch Sekundärzirkulationen (SZ), also in Form von sogenannten advektiven und dispersiven Flüssen, transportiert und daher nicht von Eddy Kovarianz Messungen erfasst wird. Die Ausprägung der SZ und damit die Größe der advektiven und dispersiven Flüsse hängt wiederum unter anderem von der Heterogenität der Oberfläche ab. Die genauen Zusammenhänge sind jedoch noch nicht sehr gut erforscht. Das Ziel dieses Projektes war es daher, den Einfluss der Oberflächenheterogenität auf die Transportmechanismen von fühlbarer und latenter Wärme in der atmosphärischen Grenzschicht zu untersuchen. Da die Messung von advektiven und dispersiven Flüssen sehr aufwändig ist sollte zudem eine Parametrisierung entwickelt werden, mit der ihr Flussanteil an Eddy-Kovarianz Stationen bestimmt werden kann. Im Sommer und Herbst 2019 wurde hierzu eine Messkampagne mit einer Vielzahl von Messungen auf einer 10 x 10 km2 großen Fläche im Norden Wisconsins (USA) durchgeführt. Die bei der Messkampagne gesammelten Daten wurden für die Durchführung möglichst realistischer Large-Eddy-Simulationen (LES) Untersuchung von Transportprozessen in der Atmosphärischen Grenzschicht verwendet. Außerdem wurden idealisierte LES durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Grenzbedingungen am Boden des Modells zu testen und um eine Parametrisierung des Transports von Wärme durch SZ zu parametrisieren. Das Modell wurde an den Eddy-Kovarianz Messungen der 17 Stationen getestet, wobei sich gezeigt hat, dass es zu einer deutlichen Verringerung der Energiebilanzlücke beiträgt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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