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Mesoskalige numerische Simulation von Wolken- und Niederschlagsprozessen über strukturiertem Gelände

Mesoskalige numerische Simulation von Wolken- und Niederschlagsprozessen über strukturiertem Gelände
Forschungsthema:Mesoskalige numerische Simulation von Wolken- und Niederschlagsprozessen über strukturiertem Gelände
Typ:Dissertation
Datum:7/1999
Betreuer:Beheng, K.D.
Bearbeiter:

Dotzek, Nikolai 

Links:Volltext (PDF)

Zusammenfassung

Die vorliegende Doktorarbeit behandelt die numerische Simulation von Wolken- und Niederschlagsprozessen über stark strukturierter Topographie. Bei typischen Gebietsabmessungen von 50 bis 400 km in horizontaler Richtung fallen die behandelten Phänomene in die Mesoskala, die zwischen den großräumigen, synoptischen Wettersituationen und den sehr kleinräumigen, lokalen Vorgängen einzuordnen ist. In diesem Skalenbereich die Wolken und Niederschlagsgebiete direkt mit dem numerischen Modell KAMM1 aufzulösen und die Wechselwirkung der atmosphärischen Vorgänge mit einer komplexen Mittelgebirgslandschaft unterschiedlichster Gelände- und Bodenbedeckungsarten realistisch zu beschreiben, macht eine umfangreiche Erweiterung des Modellgleichungssystems notwendig. Es handelt sich daher nicht um eine rein wolkenmikrophysikalische Fragestellung, sondern es müssen auch hydrologische, klimatologische, radarmeteorologische und nicht zuletzt numerische Belange berücksichtigt werden.

Die Arbeit fußt auf der schrittweisen Modifikation des KAMM–Modells hin zu einem Entwicklungsstand, der die Beschreibung hochreichender Feuchtkonvektion unter Berücksichtigung der Eisphase ermöglicht. Neben dem Aufbau desWolkenmoduls werden auch die notwendigen Änderungen an den mittelbar beteiligten Teilmodulen beschrieben, die z. B. die Wechselwirkung zwischen Boden, Vegetation und atmosphärischer Grenzschicht betreffen. Ein weiterer vorbereitender Schwerpunkt ist die Berechnung typischer Radarprodukte und -bilder, die den Vergleich mit den am Institut für Meteorologie und Klimaforschung gewonnenen Erkenntnissen erleichtern und eine Gesamtbeurteilung des Wolkenmodells ermöglichen soll.

Das so modifizierte Modell wird dann anhand exemplarischer Fälle mit idealisierter Topographie getestet, bevor für das Gebiet des Oberrheingrabens mit einer realen Topographie gerechnet wird. Die für eine typischeWetterlage erhaltenen Ergebnisse werden mit experimentellen Befunden des Karlsruher C–Band Doppler Niederschlagsradars verglichen. Dieser Vergleich ermöglicht eine Beurteilung der Güte des Modells und eine Wertung der erzielten Ergebnisse. Die Zusammenschau von Modellergebnissen und Radarbeobachtungen ermöglicht es, geländebedingte Häufungszonen starker Konvektion im Oberrheingebiet durch Identifizierung ihrer Entstehungsmechanismen zu erklären.