Konzeptuelles Modell einer vereinheitlichten Hindernisschicht-Parametrisierung für mesoskalige Modelle

Unter „Hindernisschicht“ wird hier der unterste Teil der atmosphärischen Grenzschicht verstanden, in dem sich Hindernisse wie beispielsweise Bäume oder Häuser befinden. Sie erstreckt sich vom Boden bis zum oberen Rand der Hindernisse und fungiert als Übergangsbereich zwischen dem großräumigen Klima und den Prozessen an der Erdoberfläche. Traditionell wird zwischen der bebauten und der bewachsenen Hindernisschicht unterschieden. Beide Hindernisschicht-Typen unterscheiden sich in Realität in vielen Aspekten wie in Form, Struktur und Funktion, sind aber häufig zusammen vorzufinden. Bäume und Pflanzenwuchs bilden einen wichtigen Bestandteil von Grün in Städte und sind nahe an Gebäuden vorzufinden. Für Simulationen von Stadtklimaszenarien ist es wichtig, die Einflüsse der Hindernisschichten in Modellen zu berücksichtigen, da sie sich auf die Impuls- und Wärmebilanz an der Erdoberfläche auswirken. Zudem ist eine vereinheitlichte Parametrisierung der Prozesse in der bebauten und bewachsenen Hindernisschicht wünschenswert, um leichter die Unterschiede der Hindernisschichten z.B. in verschiedenen Städten berücksichtigen zu können.

Die Parametrisierungen der beiden Hindernisschichttypen haben viele Ähnlichkeiten. Beispielsweise werden die aerodynamischen Effekte, wie die Reduzierung der mittleren Windgeschwindigkeit und die Verstärkung von Turbulenzintensität und Böen, sowohl bei der Parametrisierung der bebauten als auch der bewachsenen Hindernisschicht berücksichtigt. Thermodynamisch treten in beiden Hindernisschichttypen Absorptions-, Einfang- und Abschattungseffekte von Strahlung auf. Unterschiede zwischen beiden Hindernisschichten sind vor allem in Hinblick auf Stoff-Emissionen und hydrologische Aspekte zu finden.

In der Präsentation wird ein konzeptuelles Modell für eine vereinheitlichte Hindernisschicht-Parametrisierung vorgestellt, das die relevanten Variablen, Prozesse, Morphologie und Effekte enthält und Interaktionen mit dem externen Umgebungssystem abbildet. Das konzeptuelle Modell wird als Entwurf für eine Parametrisierung dienen, die in numerischen Modellen für bewaldete Städte verwendet werden kann.

Danksagung

Diese Arbeit erfolgt innerhalb des durch die DFG geförderten Excellenzclusters CLICCS „Klima, Klimawandel und Gesellschaft".