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Abstract:
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei unterschiedliche Ansätze, mit einem RASS-
Windprofiler den turbulenten vertikalen Impulsfluß in der atmosphärischen Grenzschicht
zu bestimmen, untersucht.
Der erste Ansatz verwendet hierzu den Standard-Betriebsmodus für RASS-Windprofiler,
den Doppler-Beam-Swinging Modus, während der zweite Ansatz eine hier erstmals zu die-
sem Zweck erprobte Kombination eines RASS-Systems mit dem Interferometrie-Prinzip
darstellt.
Im ersten Teil der Arbeit wird gezeigt, daß mit der Doppler-Beam-Swinging-Technik Infor-
mationen über den mittleren turbulenten Impulsfluß in der atmosphärischen Grenzschicht
abgeleitet werden können. Die Messungen bestätigen die ebenfalls durchgeführte Fehler-
abschätzung, nach der der Stichprobenfehler den entscheidenden Fehler der Messung dar-
stellt.
Im zweiten Teil der Arbeit wird gezeigt, daß durch die Kombination der etablierten Meßme-
thoden Radarinterferometrie und RASS ein an die Anforderungen zur Impulsflußmessung
optimal angepaßtes Meßsystem entsteht.
Mit diesem mit den Vorteilen eines Radar-RASS ausgestatteten Meßsystem kann mit ho-
her zeitlicher Auflösung der Horizontal- und der Vertikalwind in einem relativ kleinen
gemeinsamen Meßvolumen bestimmt werden. Es ist daher möglich, mit Hilfe der Eddy-
Korrelationsmethode den instantanen Impulsfluß zu bestimmen.
Die in der Arbeit gezeigten Meßbeispiele sind die erste erfolgreiche Fernmessung des instan-
tanen Impulsflusses überhaupt. Es wird gezeigt, daß das System ausreichend sensibel ist,
um den Einfluß einzelner Wirbel auf den instantanen Impulsfluß aufzulösen.
Die aus den instantanen Flüssen bestimmten mittleren Flüsse sind mit plausibler Größen-
ordnung durchweg negativ und die abgeleiteten Flußprofile zeigen einen positiven Gradien-
ten, so daß durch eine lineare Interpolation eine Abschätzung für die Höhe der Grenzschicht
vorgenommen werden kann.
Abstract:
Within the scope of this thesis two different approaches to derive the turbulent vertical
momentumflux using a RASS-windprofiler were examined. The first approach uses the
standard operating mode for RASS-windprofiler, the Doppler-Beam-Swinging mode, while
the second approach utilizes the combination of RASS and the Interferometry principle
which is first ever used for this purpose here.
In the first part of this work it is shown that with the Doppler-Beam-Swinging technique
information about the average turbulent momentumflux in the atmospheric boundary layer
can be derived. The measurements also confirm the result of an error estimation which
showed that the sampling error is the dominating error for this technique.
In the second part it is shown that the combination of radar interferometry and RASS
builds a well suited tool for momentumflux measurements.
Equipped with the advantages of a radar-RASS the new system can determine the ho-
rizontal and vertical wind with high temporal resolution in a relatively small common
measuring volume so that the instantaneous momentumflux can be determined using the
eddy-correlation technique.
The measuring examples displayed in this work represent the first successful remote sensing
of the instantaneous momentumflux at all. It is demonstrated that the system is sensible
enough to resolve the impacts of single eddies on the instantaneous momentumflux.
The averaged fluxes determined from the instantaneous fluxes are all negative and have rea-
sonable magnitudes. The derived flux profiles show a positive gradient so that an estimation
of the boundary layer height can be determined by linear interpolation.
