Charakterisierung der arktischen bodennahen Turbulenz unter Verwendung verschiedener Methoden der Flussberechnung und daraus resultierende Möglichkeiten für die Berechnung der bodennahen turbulenten Flüsse im regionalen Klimamodell HIRHAM5 - Jocher, Georg (2013)
In dieser Arbeit werden die bodennahen vertikalen turbulenten Flüsse, berechnet mit Daten eines seit September 2010 bei Ny-Ålesund, Spitzbergen, installierten Eddy-Kovarianz- Systems präsentiert. Es erfolgt eine detaillierte Untersuchung der genannten Flüsse hinsichtlich der besonderen Charakteristika des Messstandorts, dazu werden auch andere Methoden der Flussberechung, wie z.B. ein hydrodynamischer Modellansatz verwendet sowie weitere Daten von zusätzlichen Geräten hinzugezogen (z.B. Referenzmessungen meteorologischer Größen beim Eddy-Kovarianz-System, Daten vom BSRN-Mast (Baseline surface radiation network), Radiometer, Radiosondierungen, Fesselballonsondierungen). Standortspezifische Besonderheiten, wie z.B. bodennahe externe Schwerewellen, die bei der Eddy-Kovarianz-Methode fiktive positive fühlbare Wärmeströme generieren oder gestörte bodennahe Temperaturprofile, die beim hydrodynamischen Modellansatz zu Problemen führen, werden aufgezeigt und eingeschätzt. Nach der Charakterisierung der kleinräumigen Turbulenz erfolgt ein Vergleich der gemessenen bodennahen turbulenten Flüsse mit den entsprechenden Flüssen, berechnet mit dem regionalen Klimamodell HIRHAM5. Dabei zeigt sich, dass vor allem die Bestimmung des latenten Wärmestromes und der turbulenten Flüsse im Sommer, wenn die Turbulenz am Standort am Stärksten ausgeprägt ist, für HIRHAM5 ein großes Problem darstellt. Mögliche Lösungsansätze dafür werden erarbeitet, z.B. kann man im Sommer den latenten Wärmestrom über die Strahlungsbilanz bestimmen, und diese Berechnung in HIRHAM5 einbinden. Weiterhin ist der hydrodynamische Modellansatz eine elegante Möglichkeit, die Berechnung der bodennahen turbulenten Flüsse, die bislang mit einem Bulk-Ansatz und Transferkoeffizienten durchgeführt wird, zu verbessern. Die Single Column Version des regionalen Klimamodells HIRHAM5, HIRHAM5-SCM bietet für das Testen dieser Ansätze den richtigen Rahmen, hier kann mit weiteren Untersuchungen an die vorliegende Arbeit angeschlossen werden.