Grenzschichtstrukturen
In der atmosphärischen Grenzschicht finden Prozesse über einen breiten Skalenbereich statt, einschließlich turbulenter und submesoskaliger Bewegungen. Simulationen der Grenzschicht in atmosphärisch-numerischen Wettervorhersagen (NWP) und Klimamodellen zeigen Defizite auf. Ein Grund ist das mangelnde Wissen über submesoskalige Prozesse. Der Zusammenhang zwischen dem Charakter und der Intensität von Turbulenzen und submesoskaligen Bewegungen im Tageszyklus ist besonders für die Bewertung und Entwicklung von Grenzschichtparametrierungen von Interesse. Letzteres erfordert
- Informationen zu allen drei Geschwindigkeitskomponenten
- turbulente kinetische Energie
- Wirbelabführungsrate (eddy dissipation rate EDR)
- Turbulenzlängenskalen
Für die Untersuchung des Tageszyklus der Submeso-Bewegungen ist die bodengestützte Fernerkundung besonders nützlich, da sie die kontinuierliche Überwachung der Grenzschicht in einer bestimmten Region ermöglicht. Das Scannen mit Doppler-Lidaren bietet eine Vielzahl von Anwendungen, indem verschiedene Scanstrategien verwendet werden.
Wissenschaftliche Ziele
- Dokumentation der turbulenten Eigenschaften typischer Sommergrenzschichten (klar, wolkig, mit Cold Pools)
- tageszeitliche Entwicklung konvektiver und stabiler Grenzschicht
- tägliche Variabilität (trocken, bewölkt, mit Cold Pools)
- Identifizierung der vorherrschenden Skalen turbulenter & submeso-Bewegungen, der Prozesse, die diese Bewegungen fördern, und Abschätzung, wie gut sie identifiziert werden können
- Tagesentwicklung, tägliche Variabilität (trocken, bewölkt, Cold Pools)
- Grenzschichtparametrierungen auswerten (typische Sommerzeit-Atmosphärengrenzschicht-Regime und Übergang zwischen den Regimen)
Messungen
Für die Kampagne FESSTVaL wird ein kleines Netzwerk von Doppler-Windlidaren des Typs HALO Streamline aufgebaut. Verschiedene Scan-Strategien sollen kombiniert werden, darunter VAD-Scans, RHI- und PPI-Scans sowie vertikale Scans, um optimale Informationen über die Turbulenzen und Bewegungen im submesoskaligen Bereich sowie über deren räumliche Verteilung zu erhalten.
Simulation großer Wirbel
Die Feldkampagne wird von Large Eddy Simulations (LES) begleitet. Dies wird vor allem dabei helfen, eine optimale Positionierungs- und Scanstrategie für die LIDARe zu ermitteln. Außerdem wird zusätzlich zu den Messungen ein 3D-Gitterdatensatz erstellt.
