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Numerische Experimente zur Niederschlagseffizienz mit

einem Einsäulenmodell

1. Diplomarbeitsbericht am 23.3.2004

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Gliederung Motivation Theoretische Grundlagen Die Experimente Auswertung der Ergebnisse Ausblick

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Motivation Projekt: Sources of Precipitation in

Alpine Watersheds, Grundlagen dafür mit dem 1D Modell

Kleine Änderungen der Bodenfeuchte haben große Auswirkungen auf die kurzfristige Niederschlagsvorhersage.

Der Feedbackmechanismus ist dominant in unseren Breiten.

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Motivation

dmm /48.0 dmm /0.1

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Das Einsäulenmodell 1-D Version des LAM ALADIN mit der

vollen ALADIN Physik Strahlungs - Konvektionsmodell Durch ein gemitteltes Vertikalprofil wird

im Modell eine Grundfläche von ca. 100x100 km repräsentiert.

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Theoretische Grundlagen Recycling- und Feedbackmechanismus

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WIN OUT

PET

Boxmodell

PETOUTINW

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Recyclingkoeffizient Annahme: Die Atmosphäre ist zu jedem

Zeitpunkt vertikal gut durchmischt

ETPP ETPET

Dieser Parameter soll nun berechnet werden. Dazu spaltet man die Erhaltungsgleichung für den atmosphärischen Wassergehalt folgendermaßen auf:

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PETOUTINW

PETOUTW

)1()1()1( POUTINW

ETINET

PETOUTPETOUTIN )(

1

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Der Recycling-Koeffizient ρ dient zur Abschätzung welcher Anteil des atmosphärischen Wassergehalts durch Recycling zur Niederschlagsbildung beiträgt.

Es wird keine Aussage über den Niederschlag gemacht.

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Niederschlagseffizienz Für die weiteren Berechnungen braucht man

noch eine andere Größe, die Niederschlagseffizienz:

ETINP

Dieser Koeffizient dient dazu, den Niederschlag in die Anteile von Recycling- und Feedbackmechanismus aufzuspalten.

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Die Experimente Zur Initialisierung werden Vertikalprofile

aus 3D-ALADIN verwendet. Tage mit beginnendem konvektivem

Niederschlag am Nachmittag. Das Modell wird alle 3 Stunden mit dem

Fluss latenter Wärme angetrieben. 1 ungestörter Kontrolllauf, dazu mehrere

Sensitivitätsstudien.

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Niederschlag und Verdunstung

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Erklärung und Auswertung Betrachtung der Prozesse in der

Grenzschicht bei veränderter Bodenfeuchte

Außer größeren Feuchtemenge in der Atmosphäre tragen Umschichtungs- prozesse in der Grenzschicht zu größeren Niederschlagsmengen bei.

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Vertikalprofile

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Weitere Grenzschichtparameter Dicke der Grenzschicht im Tagesverlauf Stabilität im Tagesverlauf Kondensationsniveau

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Energiebilanz am Unterrand der Atmosphäre

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Ausblick Experimente mit horizontalem Antrieb

der Säule Einfluss der Verdunstung auf die

Niederschlagsbildung quantifizieren Grundlagen für das Projekt

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Literatur Schär et al.,1999: The Soil-Precipitation Feedback: A

Process Study with a Regional Climate Model, J. Climate,12,722-741

Eltahir,E.A.B.,1998: A soil moisture-rainfall feedback mechanism. 1. Theory and observations, Water Resources Research,34,765-776

Burde,G.I. and Zangvil,A., 2001: The Estimation of Regional Precipitation Recycling. Part I: Review of Recycling Models, J. Climate,14,2479-2508

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit