(NTH) Bericht 2011–2012 - TU Clausthal

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Mikrofl ugzeug M²AV des ILR in Braunschweig.
her unerreichten räumlichen Aufl ösung von bis zu
einem Meter untersucht werden. Abbildung 1 zeigt
als Beispiel einen simulierten Temperaturschnitt
durch die atmosphärische Grenzschicht.
Während der HLRN-Rechner mit Anschaffungskosten
von ca. 20 Millionen Euro ein sehr teures
Forschungsgerät ist, liegen die Kosten für das im
Vorhaben eingesetzte experimentelle Verfahren,
insbesondere auch im Vergleich zu bisher üblichen
meteorologischen Messsystemen, sehr niedrig.
Zum Einsatz kam ein am Institut für Luft- und
Raumfahrtsysteme (ILR) der TU Braunschweig
entwickeltes Mikrofl ugzeug, welches inklusive
Messsensorik weniger als 80.000 Euro kostet. Mit
diesem Mikrofl ugzeug konnten die Austauschprozesse
an der Grenzschichtobergrenze erstmalig
in einer sehr hohen räumlichen Aufl ösung erfasst
werden, die der des Simulationsmodells entspricht.
Abbildung 2 zeigt mit diesem Messsystem
aufgenommene Vertikalprofi le der Temperatur.
BOTTOM-UP-PROJEKT
Beobachtungen mit Großfl ugzeugen und Hubschraubern
oder mit bodengestützten Remotesensing-Verfahren
wie Sodar oder Lidar sind deutlich
teurer und verfehlen die nötige Aufl ösung um mehr
als eine Größenordnung.
Sind beide Untersuchungsmethoden für sich
genommen schon einzigartig, so ergibt sich noch
einmal ein deutlicher Mehrwert durch die Kombination
der Verfahren im Rahmen des NTH-Projektes.
Selbstverständlich sollten numerische Simulationen
trotz ihrer Qualität nach wie vor durch
experimentelle Beobachtungen validiert werden.
Darüber hinaus erlauben die dreidimensionalen
Simulationen aber auch eine bessere Bewertung
der „nur“ eindimensionalen, linienhaften Messungen
mit dem Flugzeug. Insbesondere wurde
im Vorhaben durch virtuelle Flüge innerhalb der
Simulation geklärt, über welche Distanz hinweg
das Flugzeug eigentlich fl iegen muss, damit die
Daten überhaupt repräsentativ sind. Durch die
Turbulenz der Strömung weisen die Messgrößen
teilweise erhebliche statistische Schwankungen
auf. Je kürzer die Messstrecke, umso schlechter
die Statistik. Während die Flugdaten nur Aussagen
über die unmittelbaren Verhältnisse entlang
des Flugweges zulassen, liefert das Modell
immer den gesamten dreidimensionalen Zustand
der Atmosphäre und ermöglicht so die Beantwortung
der Frage, ob Beobachtungen entlang eines
Flugweges wirklich repräsentativ sind. Durch die
Simulationen konnten so im Vorfeld des Messexperimentes
optimale Kriterien für die zu wählenden
Flugrouten bestimmt werden.