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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird ein aktives, bodengebundenes Fernerkundungsverfah-
ren zur Bestimmung von Wasserdampffliissen in der konvektiven Grenzschicht be-
schrieben. Das Meßsystem besteht aus einem Wasserdampf-DIAL und einem RADAR-
RASS-Gerät, mit denen simultan und hochaufgelöst Wasserdampf und Vertikalwind
bestimmt werden. Daraus läßt sich mit Hilfe der Eddy-Correlation-Methode der
vertikale turbulente Wasserdampffluß ermitteln. Der Meßbereich des DIAL-RASS-
Systems in seinem derzeitigen Aufbau erstreckt sich von 400 bis 700 m Höhe. Die
zeitliche und räumliche Auflösung des Meßsystems beträgt 60 s bzw. 75 m. Letzteres
beschränkt die Einsatzmöglichkeiten des Systems auf die konvektive Grenzschicht,
wo anzunehmen ist, daß die Skalen der für den Fluß relevanten Wirbel größer als
die Systemauflösung sind.
Es werden daher die Ergebnisse einer Messung vorgestellt, die im Juli 1991
unter konvektiven Bedingungen durchgeführt wurde. Aus den Daten werden für 3
Meßabschnitte zwischen 30 min und 3 h Dauer, die sich durch unterschiedlich starke
Konvektion auszeichnen, Vertikalprofile des Wasserdampfflusses zwischen 400 und
700 m Höhe bestimmt und die mittlere Wasserdampfflußdivergenz ermittelt. Der
statistische Fehler der Wasserdampfflußwerte liegt bei ca. 20 %, der Samplingfehler
beträgt je nach Länge des Mittelungsintervalles 30-40%. Aufgrund der Größe der
Wirbel in der konvektiven Grenzschicht und ihrer ausgeprägten zeitlichen und räum-
lichen Variabilität können mit einem bodengebundenen Meßsystem bei Mittelungs-
zeiten bis zu 3 h keine repnäsentativeren Meßwerte bestimmt werden. Eine Verringe-
rung des Samplingfehlers läßt sich durch Mittelung über mehrere Meßabschnitte,
die an verschiedenen Tagen unter ähnli.chen meteorologischen Bedingungen aufge-
nommen wurden, erreichen.
Einen zentralen Punkt nimmt die Klärung der Frage ein, ob die Systemauf-
lösung ausreichend ist, um den Hauptbeitrag zum Wasserdampffluß in einer kon-
vektiven Grenzschicht zu erfassen. Die Varianzspektren der Vertikalwind- und
Feuchtedaten zeigen am hochfrequenten Ende einen fiir den Inertialbereich typischen
Abfall f'5/3. Dies is;t,,ein deutlicher Hinweis darauf, daß die Wirbel, die vom Meß-
system nicht mehr aufgelöst werden, im Inertialbereich liegen und somit keinen
signifikanten Beitrag zum Wasserdampffluß leisten. Zusätzlich wird der Wasser-
dampffluß im Höhenbereich zwischen 400 und 700 m mittels zweier indirekter Methoden abgeschätzt und mit den gemessenen Flußprofilen verglichen. Es zeigt
sich, daß im Rahmen der statistischen Fehler und der Samplingfehler die gemessenen
und abgeschätzten Flüsse in derselben Größenordnung liegen.
Diese Ergebnisse demonstrieren, daß mit einer Kombination aus DIAL und
RADAR-RASS die wesentlichen Beiträge zum Wasserdampffluß in der konvektiven
Grenzschicht erfaßt werden können.