Implementierung eines Schneedriftmoduls in das Weather Research and Forecasting (WRF) Modell und eine erste Evaluation

• Main Author: Schmid, Christina
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: 2021
• Subjects: ddc:551; Prominentes; Eisschild*
• Online Access: https://opus4.kobv.de/opus4-fau/frontdoor/index/index/docId/17236; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:29-opus4-172361; https://opus4.kobv.de/opus4-fau/files/17236/DissChristinaSchmid.pdf

Schneedrift beschreibt den Prozess, bei dem Schneepartikel von einer Schneeoberfläche durch den darüber streichenden Wind in die Luft aufgenommen und transportiert werden. Dadurch entstehende Schneeumverteilungsprozesse können einen erheblichen Einfluss auf die Massenbilanz von Eisschilden oder Gletschern haben. Besonders die Sublimation von in der Luft schwebenden Schneepartikeln kann dabei zu Schneemassenverlusten führen. Durch intensive Forschungen zum Sand- und Schneetransport durch den Wind konnten empirische Zusammenhänge und mathematische Beschreibungen dieser physikalischen Prozesse gefunden werden. Trotz der Komplexität der Wissenschaft der Zweiphasenströmung und deren Modellierung wurde in vielen Studien gezeigt, dass Schneedriftmodelle in der Lage sind, Schneeumverteilungsprozesse auf Gletschern oder Eisschilden abzubilden. Allerdings wird die Schneedrift immer noch in vielen Modellierungen der Gletschermassenbilanz vernachlässigt. Das Ziel dieser Arbeit ist der Einbau einer Schneedriftparametrisierung in ein prominentes mesoskaliges Atmosphärenmodell (WRF), welches in den Forschungsfeldern der Atmosphäre und Kryosphäre vielfach Anwendung findet. Gemessen an der großen Anzahl an physikalischen Parametrisierungen zu Prozessen der Mikrophysik, Strahlung, Landoberfläche, Konvektion und atmosphärischen Grenzschicht ist der Einbau von Schneeumverteilungsprozessen in WRF noch kaum entwickelt. Die eingebauten Modellgleichungen werden in vier Modulen der Erosion, der Partikelgröße und Fallgeschwindigkeit, der Deposition und der Schneedriftsublimation berechnet. Diese können ähnlich wie andere physikalische Parametrisierungen in WRF durch die Modelleinstellungen ausgewählt werden. Dadurch können Simulationen in idealisierter, sowie auch realistischer Umgebung durchgeführt werden. Das Schneedriftmodell ist dabei an die Verwendung des Landoberflächenmodells Noah-MP geknüpft. Die erste Evaluation des Modells mit Maschenweiten von etwa 200 Metern zeigt, dass die implementierten Schneedriftgleichungen nach ...