Development of remote sensing methods for the investigation of the turbulent fluxes vertical structure in the lower atmosphere

• Applicant: Dr. Hans Steinhagen (†)
• Subject Area: Atmospheric Science, Oceanography and Climate Research
• Term: from 1999 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5172190

Turbulente Impuls- und Wärmeflüsse zur Beschreibung thermodynamischer Transportvorgänge in der atmosphärischen Grenzschicht werden als Eingangs- und Validierungsdaten für mesoskalige numerische Wettervorhersage- und Ausbreitungsmodelle benötigt. Diese turbulenten Flüsse können in der erdbodennahen Schicht direkt mit Ultraschall-Anemometern nur bis zur Höhe von meteorologischen Geräteträgern (Masten) gemessen werden. Für größere Höhen lassen sich entsprechende Daten nur durch sehr aufwendige Flugzeugmessungen bereitstellen. Deshalb ist die Entwicklung von operationell einsetzbaren Verfahren zur Bestimmung von turbulenten Flüssen mit Hilfe von Fernerkundungssystemen notwendig. Vorliegende Lösungsansätze (z.B. Eddy-KorrelationsMethode, Varianzenanalyse) liefern nur unter bestimmten meteorologischen Bedingungen (z.B. Konvektion) befriedigende Ergebnisse. Es soll deshalb auf der Grundlage der Transilienten Turbulenztheorie nach Stull eine neuartige zuverlässige und operationell einsetzbare Methode zur Bestimmung turbulenter Flüsse aus Sodar-/RASS-Messungen entwickelt werden, die lediglich eine Messung der mittleren Profile von Wind und Temperatur erfordert. Die Leistungsfähigkeit dieser Methode soll auf der Grundlage von Vergleichen mit direkten Messungen sowie anderen Lösungsansätzen bestimmt werden. Das Projekt wird in enger Kooperation mit dem Obukhov-Institute für Atmosphärenphysik in Moskau bearbeitet, das alternative Methoden zur Bestimmung von Vertikalprofilen turbulenter Flüsse entwickelt, so daß ein Vergleich der Leistungsfähigkeit verschiedener Methoden zur Flußbestimmung aus Sodar-/RASS-Messungen erreicht wird.

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: Russia
• Participating Persons: Dr. Frank Beyrich; Dr. Dirk Engelbart; Professor Dr. Kallistratova; I. Petenko