Turbulente Flüsse und thermische Konvektion

Präsentation zum Thema: "Turbulente Flüsse und thermische Konvektion"—  Präsentation transkript:

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

2 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) Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn

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

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

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

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

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

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

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

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

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

12 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? Kick-off Meeting 3.Phase SPP 1167 / Bonn