Kurzfassungen der Meteorologentagung DACH
DACH2022-169, 2022
https://doi.org/10.5194/dach2022-169
DACH2022
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Energiebilanzschließung bei Eddy-Kovarianz-Messungen unter Berücksichtigung atmosphärischer Stabilität und thermischer Oberflächenheterogenität

Luise Wanner1, Marc Calaf2, Sreenath Paleri3, Brian Butterworth4, Ankur Desai3, and Matthias Mauder1,5,6
Luise Wanner et al.
  • 1Karlsruhe Institute of Technology, Institute of Meteorology and Climate Research - Atmospheric Environmental Research, Germany (luise.wanner@kit.edu)
  • 2University of Utah, Department of Mechanical Engineering, Salt Lake City, UT, USA
  • 3University of Wisconsin Madison, Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, Madison, WI, USA
  • 4University of Colorado Boulder, Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES), Boulder, CO, USA
  • 5Karlsruhe Institute of Technology, Institute of Geography and Geoecology, Karlsruhe, Germany
  • 6Technische Universität Dresden, Institute of Hydrology and Meteorology, Dresden, Germany

Die Energiebilanzlücke, die durch die Unterschätzung latenter und fühlbarer Wärmeströme in Eddy-Kovarianz-Messungen entsteht, ist ein seit Jahrzehnten bekanntes Problem. Seither wurden verschiedene Ansätze zur Schließung der Lücke entwickelt, die zu einer Verbesserung der Instrumentierung und der Anwendung verschiedener Korrekturmethoden in der Datenaufbereitung geführt haben. Diese Maßnahmen führten bisher jedoch noch nicht zu einer vollständigen Schließung der Energiebilanzlücke. Ein wesentlicher Grund dafür ist, dass der Energietransport durch sub-mesoskalige atmosphärische Zirkulationen definitionsgemäß nicht durch Eddy-Kovarianz-Messungen mit typischen Mittelungszeiten erfasst werden kann. Es gibt bereits einige Ansätze, die verbleibende Lücke zu schließen, indem der fehlende Anteil in unterschiedlichen Verhältnissen den gemessenen fühlbaren und latenten Wärmeflüssen zugerechnet wird. Allerdings gibt es nur wenige Ansätze, die diesen fehlenden Anteil auf der Grundlage kausaler Faktoren bestimmen. Als wichtiger Faktor wurde neben der atmosphärischen Stabilität die Heterogenität der Landschaft, insbesondere die thermische Ungleichmäßigkeit, identifiziert. In einer idealisierten Large-Eddy-Simulationsstudie wurde daher ein neues Modell der Energiebilanzlücke in Abhängigkeit eines atmosphärischen Stabilitätsparameters und eines Heterogenitätsparameters, der sowohl die Amplitude der Oberflächentemperatur als auch die vorherrschende Heterogenitätsskala berücksichtigt, entwickelt. Dieses Modell kann mit nur wenigen zusätzlichen Messungen zur Korrektur von Eddy-Kovarianz-Messungen unter instabilen und konvektiven atmosphärischen Bedingungen in Landschaften unterschiedlicher Oberflächenheterogenität verwendet werden. Das Modell wurde an 17 Eddy-Kovarianz-Stationen, die im Sommer und Herbst 2019 über einen Zeitraum von drei Monaten im Rahmen der umfassenden CHEESEHEAD19 (Chequamegon Heterogeneous Ecosystem Energy-balance Study Enabled by a High-density Extensive Array of Detectors) Messkampagne im Norden Wisconsins (USA) betrieben wurden, getestet. Wir stellen das neue Modell und dessen Anwendung auf Feldmessungen vor.

How to cite: Wanner, L., Calaf, M., Paleri, S., Butterworth, B., Desai, A., and Mauder, M.: Energiebilanzschließung bei Eddy-Kovarianz-Messungen unter Berücksichtigung atmosphärischer Stabilität und thermischer Oberflächenheterogenität, DACH2022, Leipzig, Deutschland, 21–25 Mar 2022, DACH2022-169, https://doi.org/10.5194/dach2022-169, 2022.