1 Numerische Experimente zur Niederschlagseffizienz mit einem Einsäulenmodell 1. Diplomarbeitsbericht am 23.3.2004 Silvia Vogelsang.

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1 1 Numerische Experimente zur Niederschlagseffizienz mit einem Einsäulenmodell 1. Diplomarbeitsbericht am 23.3.2004 Silvia Vogelsang

2 2 Gliederung Motivation Theoretische Grundlagen Die Experimente Auswertung der Ergebnisse Ausblick

3 Silvia Vogelsang 3 Motivation Projekt: Sources of Precipitation in Alpine Watersheds, Grundlagen dafür mit dem 1D Modell Kleine Änderungen der Bodenfeuchte haben große Auswirkungen auf die kurzfristige Niederschlagsvorhersage. Der Feedbackmechanismus ist dominant in unseren Breiten.

4 Silvia Vogelsang 4 Motivation

5 Silvia Vogelsang 5 Motivation Besseres Verständnis der Mechanismen, die zur Niederschlagsbildung beitragen. Bodenparameter sind wichtig für die kurzfristige Niederschlagsvorhersage. Quantifizierung dieser Bodenparameter

6 Silvia Vogelsang 6 Das Einsäulenmodell 1-D Version des LAM ALADIN mit der vollen ALADIN Physik Strahlungs - Konvektionsmodell Durch ein gemitteltes Vertikalprofil wird im Modell eine Grundfläche von ca. 100x100 km repräsentiert.

7 Silvia Vogelsang 7 Theoretische Grundlagen Recycling- und Feedbackmechanismus Schär et al. 1999

8 Silvia Vogelsang 8 Theoretische Grundlagen Recycling- und Feedbackmechanismus

9 Silvia Vogelsang 9 Die Flüsse im Modell Schär et al. 1999

10 Silvia Vogelsang 10 Boxmodell

11 Silvia Vogelsang 11 Recyclingkoeffizient Annahme: Die Atmosphäre ist zu jedem Zeitpunkt vertikal gut durchmischt Dieser Parameter soll nun berechnet werden. Dazu spaltet man die Erhaltungsgleichung für den atmosphärischen Wassergehalt folgendermaßen auf:

12 Silvia Vogelsang 12

13 Silvia Vogelsang 13 Der Recycling-Koeffizient ρ dient zur Abschätzung welcher Anteil des atmosphärischen Wassergehalts durch Recycling zur Niederschlagsbildung beiträgt. Es wird keine Aussage über den Niederschlag gemacht.

14 Silvia Vogelsang 14 Niederschlagseffizienz Für die weiteren Berechnungen braucht man noch eine andere Größe, die Niederschlagseffizienz: Dieser Koeffizient dient dazu, den Niederschlag in die Anteile von Recycling- und Feedbackmechanismus aufzuspalten.

15 Silvia Vogelsang 15 Die Experimente Zur Initialisierung werden Vertikalprofile aus 3D-ALADIN verwendet. Tage mit beginnendem konvektivem Niederschlag am Nachmittag. Das Modell wird alle 3 Stunden mit dem Fluss latenter Wärme angetrieben. 1 ungestörter Kontrolllauf, dazu mehrere Sensitivitätsstudien.

16 Silvia Vogelsang 16 Niederschlag und Verdunstung

17 Silvia Vogelsang 17 Erklärung und Auswertung Betrachtung der Prozesse in der Grenzschicht bei veränderter Bodenfeuchte Außer größeren Feuchtemenge in der Atmosphäre tragen Umschichtungs- prozesse in der Grenzschicht zu größeren Niederschlagsmengen bei.

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19 Silvia Vogelsang 19 Vertikalprofile

20 Silvia Vogelsang 20 Weitere Grenzschichtparameter Dicke der Grenzschicht im Tagesverlauf Stabilität im Tagesverlauf Kondensationsniveau

21 Silvia Vogelsang 21 Energiebilanz am Unterrand der Atmosphäre

22 Silvia Vogelsang 22 Ausblick Experimente mit horizontalem Antrieb der Säule Einfluss der Verdunstung auf die Niederschlagsbildung quantifizieren Grundlagen für das Projekt

23 Silvia Vogelsang 23 Literatur Schär et al.,1999: The Soil-Precipitation Feedback: A Process Study with a Regional Climate Model, J. Climate,12,722-741 Eltahir,E.A.B.,1998: A soil moisture-rainfall feedback mechanism. 1. Theory and observations, Water Resources Research,34,765-776 Burde,G.I. and Zangvil,A., 2001: The Estimation of Regional Precipitation Recycling. Part I: Review of Recycling Models, J. Climate,14,2479-2508

24 Silvia Vogelsang 24 Danke für Ihre Aufmerksamkeit