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11.04.2008Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Turbulente Flüsse und thermische Konvektion Björn Brötz, Volkmar Wirth Institut für Physik der Atmosphäre.

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1 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Turbulente Flüsse und thermische Konvektion Björn Brötz, Volkmar Wirth Institut für Physik der Atmosphäre Universität Mainz Modellierungsteil

2 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Vorhaben Untersuchung des Energieaustausches zwischen Atmosphäre und Boden während des COPS- Experimentes Untersuchung der vom Tal ausgehenden freien Konvektion und ihr Abhängigkeit von der Landnutzung und der Breite des Tals Werkzeug LES-Modell der Uni Mainz (Reinert et al. 2007)

3 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Large Eddy Simulation LES Energiespektrum 3D-Turbulenz LES bedeutet: Explizite Simulation der großen, energiereichsten turbulenten Strukturen Explizite Simulation der großen, energiereichsten turbulenten Strukturen Parametrisierung der kleinen, subgitterskaligen turbulenten Strukturen Parametrisierung der kleinen, subgitterskaligen turbulenten Strukturen

4 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn LES-Modell der Uni Mainz Standard Large Eddy-ModellStandard Large Eddy-Modell Warme Wolkenphysik (keine Eisphase)Warme Wolkenphysik (keine Eisphase) Komplexe Topographie (Methode der viskosen Topographie)Komplexe Topographie (Methode der viskosen Topographie) Turbulente Einström/Ausström-Randbedingungen anstelle periodischer RandbedingungenTurbulente Einström/Ausström-Randbedingungen anstelle periodischer Randbedingungen

5 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Bisherige Anwendung des Modells Bannerwolkenprojekt: Förderung durch die DFG Beteiligte Universitäten Mainz und München Isofläche: Wolkenwasser q=0.01 g/kg

6 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Simuliertes Strömungsfeld

7 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Freie Atmosphäre Grenzschicht Scherung Freie Konvektion in der Grenzschicht Talwinde:

8 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Notwendige Modifikationen des LES-Modells für dieses Projekt Oberflächen-Energie Bilanz realistische Topographie realistische Einströmungsbedingungen durch: – Messungen der Gruppe Bayreuth – Mesoskalige Modelldaten

9 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn mean inflow conditions taken from observations generation of model consistent turbulence inflow boundary outflow boundary section of valley along-valley direction different types of land use, soil, and vegetation mesoscale circulations virtual tower

10 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Geplante Untersuchungen Interpretation der Fluss-Messungen der Gruppe Bayreuth mit Hilfe der Modellergebnisse Untersuchung von Unterdrückung freier Konvektion durch Scherströmungen Sensitivitätsstudien, z.B. –Einfluss von Details der Orographie –Einfluss von Inhomogenitäten des Bodens

11 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn

12 Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn Ort und Zeit von Konvektion hängt stark von der Struktur des Feuchte Feldes in der PBL ab Was beeinflusst die Heterogenität der Grenzschichtfelder von Temperatur, Feuchte, etc. am stärksten? (Unterschiede in der Bodenfeuchte, Vegetation, Orographie, etc.) Wie ist die Verbindung von kleinskaligen Inhomogenitäten von Feuchte, Temperatur und Wind in komplexem Gelände in Bezug auf die Auslösung von Konvektion? Wie ist der Tagesgang von Konvektionsauslösung mit den Prozessen an der Oberfläche und in der PBL verbunden?


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