Strömung um einen steilen Berg: Testen von Hypothesen durch eine Kombination von numerischen Simulationen und Beobachtungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Strömung um einen steilen Berg kann zu Winden führen, die stark von der Umgebungsströmung abweichen. Dies hat weiter-reichende Konsequenzen z.B. für die lokale Luftfahrt (Bergrettung) oder die Verfrachtung von Schnee (Lawinen). In dem vorliegenden Projekt wurden verschiedene Hypothesen zur Umströmung von steilen Bergen getestet, wobei hochaufgelöste numerische Simulationen mit den Erkenntnissen aus einer dezidierten Messkampagne kombiniert wurden. Im Fokus stand dabei das Matterhorn in den Schweizer Alpen, welches sich nicht nur durch seine extreme Steilheit auszeichnet, sondern nahezu optimale Bedingungen für eine Messkampagne aufweist. Die Simulationen zeigten zunächst, dass die Strömungsverhältnisse in der Umgebung des Matterhorns deutlich komplexer sind, als es bisherige Arbeiten mit idealisierten pyramidenförmigen Bergen nahelegen. Zugleich aber sind bestimmte Phänomene weitgehend unabhängig von der exakten Gestalt des Berges. Dazu gehört speziell die Tatsache, dass unter bestimmten Bedingungen die stärksten Aufwinde nicht im Luv, sondern eher im Lee des Berges oder an seinen seitlichen Flanken auftreten. Entsprechend sieht man gelegentlich eine sogenannte Bannerwolke, die an der Leeseite des Berges nahezu ortsfest angeheftet scheint. Wesentlicher Bestandteil des Projekts war die MatterHEX Messkampagne im Herbst 2023. Mit Hilfe eines modernen Lidar-Messgeräts konnten erstmals die kleinskaligen Strömungsstrukturen in der unmittelbaren Umgebung des Matterhorns vermessen werden; zugleich wurde die Umgebungsströmung mit Hilfe von Radiosonden ermittelt, welche von einer benachbarten Berghütte aus gestartet wurden. Zur Auswertung der Kampagnendaten wurden mit Hilfe des numerischen Modells synthetische Lidarmessungen simuliert und mit den tatsächlich gemessenen Daten verglichen. Hierbei zeigte sich eine weitgehende Übereinstimmung hinsichtlich der wesentlichen Strömungsstrukturen. Auf diese Weise wurden die bisherigen modellgestützten Arbeiten zu dem Thema erstmals durch Messdaten untermauert. Zugleich erwiesen sich die Modell-Simulationen als nützlich, um die Messdaten in einen dreidimensionalen Kontext zu stellen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Sensitivity of Banner Cloud Formation to Orography and the Ambient Atmosphere: Transition from Idealized to More Realistic Scenarios. Journal of the Atmospheric Sciences, 80(11), 2653-2668.
Thomas, Marius Levin & Wirth, Volkmar
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Banner Cloud Formation at the Matterhorn: Measurements versus Large-Eddy Simulations. Journal of the Atmospheric Sciences, 82(8), 1661-1675.
Thomas, Marius Levin; Hoch, Sebastian W.; Huwald, Hendrik; Lehning, Michael; van Schaik, Brandon J. A.; Rentel, Dominique S.; Imbert, Paul & Wirth, Volkmar
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The MatterHEX Experiment—Investigating Atmospheric Flow Patterns in Highly Complex Terrain Related to Banner Cloud Formation. Bulletin of the American Meteorological Society, 106(8), E1687-E1702.
Hoch, Sebastian W.; Thomas, Marius L.; Huwald, Hendrik; Lehning, Michael; van Schaik, Brandon J. A.; Imbert, Paul; Rentel, Dominique S. & Wirth, Volkmar
