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7 Zusammenfassung und Ausblick 150
von Wärmeflussamplitude zum horizontalen Wärmeflussmittel am Erdboden (A/Q0) eine
deutliche Beeinflussung des Vertikaltransportes der turbulenten kinetischen Energie
(TKE) sowie der Varianzen der Horizontalgeschwindigkeitskomponenten zu erkennen.
Bei der Untersuchung dieser beiden Variablen unter verschiedenen Rahmenbedingungen
in der idealisierten Studie hatte sich gezeigt, dass diese beiden Variablen unter der
Voraussetzung gewisser Mindestwerte von λ/zi und A/Q0 direkt voneinander abhängen.
So war bei geringen Inhomogenitätsgrößen (λ/zi < 2.5) im Vergleich zum homogenen
Kontrolllauf ein positiver Effekt auf den Vertikaltransport der TKE und ein negativer
Effekt auf die Varianzen der Horizontalgeschwindigkeitskomponenten zu beobachten.
Dieses Verhalten deckt sich mit den Untersuchungen von Shen und Leclerc (1995);
Raasch und Harbusch (2001), und ist auf den Einfluss von Sekundärzirkulationen
zurückzuführen, die gegenüber den TMCs deutlich kleiner sind. Bei Werten von λ/zi >
2.5 trat, wie in den LITFASS-2003 Simulationen, der entgegengesetzte Effekt auf. Der
Vertikaltransport der TKE war gegenüber dem HCR reduziert, während die Varianzen
der Horizontalgeschwindigkeitskomponenten deutlich erhöht war. In diesem Fall wurde
der Begriff der TMCs von Letzel und Raasch (2003) in dieser Arbeit verwendet.
außerdem wurde im Rahmen der Ergebnisanalyse erstmalig der Zusammenhang zwischen
diesen beiden der zufällig verteilten Turbulenz übergeordneten Zirkulationstypen
erkannt und aufgezeigt.
Für die Entstehung großer und kräftiger TMCs ist es notwendig, dass die Geschwindigkeit
des geostrophischen Windes 4-5ms −1 nicht überschreitet. Da dies in fast allen
LITFASS-Simulationen erfüllt war, konnten auch unter realistischen Bedingungen TMCs
nachgewiesen werden, die entsprechenden Einfluss auf die konvektive Grenzschicht hatten.
Der Nachweis der TMCs wurde dabei sowohl durch neue Analysemethoden, als auch
durch eine konkrete visuelle Darstellung der mesoskaligen Vertikalgeschwindigkeit im
LITFASS-Gebiet erbracht. Darüber hinaus wurden detaillierte Analysen zu den Strukturen
der mesoskaligen, d.h. heterogenitätsinduzierten Variablen Vertikalgeschwindigkeit,
Temperatur und Feuchte durchgeführt. Ein Ergebnis zeigte, dass die integrale Längenskala
der mesoskaligen Vertikalgeschwindigkeit mit 600-900m deutlich kleiner ist als die
der mesoskaligen Temperatur (2.3-5.5km) und der mesoskaligen Feuchte (1.2-2.8km).
Die Wellenlänge der TMCs konnte im Rahmen dieser Analyse bestimmt werden und liegt
je nach Tag zwischen 5-9km. Daraus folgt, dass der explizite Nachweis von TMCs durch
die in LITFASS-2003 eingesetzten Messgeräte aufgrund der groben Messnetzdichte bzw.
kurzer kontinuierlicher Flugstrecken nicht möglich war. Alle Heterogenitätseffekte finden
sich nur implizit in den Messungen wieder und können nicht mit bekannten Verfahren
extrahiert werden.
Dennoch wurde mit den Simulationen gezeigt, dass es teilweise zu sehr starken lokalen
Beeinflussungen der Grenzschicht durch die Heterogenität kommen kann. Dieser Einfluss
bezieht sich nicht nur auf untere Grenzschichtregionen, sondern reicht bis zur Obergrenze
der Grenzschicht. Als ein Beispiel wurde der Einfluss der Bodenheterogenität auf die
lokale Grenzschichthöhe untersucht. Es hat sich ergeben, dass es durch die Bodenheterogenität
zu einer sehr starken, örtlich und zeitlich konstanten Anhebungen oder Absenkung
der Grenzschichtobergrenze gegenüber der mittleren Grenzschichthöhe kommt.
Es muss mit einer Standardabweichung der lokalen Grenzschichthöhe von bis zu 10%