Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3807
Wegen der großen Rauigkeit und der damit verbundenen Impulsübertragung, verliert die Theorie zur Bestimmung von Strömungen über horizontal homogenem Gelände ihre Gültigkeit zur Beschreibung der Windverhältnisse in hohem Bewuchs. Um die Strömung innerhalb von Pflanzenbeständen auch erfassen zu können, wurde das Modell MCF im Rahmen der folgenden Arbeit modifiziert. Hierfür wurde ein Ansatz von CIONCO (1965) und SU, H.B. ET AL (1998) verwendet, welche die Strömung im Wald über ein Exponentialprofil in der Vertikalen beschreiben, in das Modell implementiert und an Hand von Messungen validiert. Weiterhin wurde die Modellinitialisierung an Hand von Bodenmessungen erweitert, so dass nicht nur die Windrichtung in die Berechnung einfließt, sondern auch zusätzlich die Windgeschwindigkeit. Der Vorteil dieser Änderung ist, dass nun diverse Effekte in den Strömungen berücksichtigt werden können, z.B. eine Abbremsung des Windes zur Waldkante, was alleine mit der bisherigen Theorie der Initialisierung nicht erfasst werden kann.
In Kapitel fünf wird das Modellgebiet und die Modifikationen des MCF vorgestellt, die zur Berechnung der Strömung in größeren Pflanzenbeständen erforderlich waren. In mehreren Schritten werden die einzelnen Veränderungen vorgestellt, ins Modell eingebaut und getestet. Schließlich werden in Kapitel sechs die Ergebnisse der Simulationen sowohl an einem Einzelfall besprochen und graphisch aufbereitet als auch die Ergebnisse von Simulationen an einer Reihe aufeinander folgender Simulationszeitpunkte allgemein ausgewertet. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist, dass die Strömung in Pflanzenbeständen in jeder Höhe über ein Exponentialprofil berechnet werden kann, was gerade für Anwendungen in der Mikroskala von großer Bedeutung ist. Dennoch zeigen die näheren Untersuchungen, dass die Ergebnisse dahingehend verändert werden müssen, dass eine Simulation von höheren Windgeschwindigkeiten bei Starkwindsituationen im Wald möglich wird.
Manfrahs, Claudia
Einsatz eines diagnostischen Strömungsmodelles zur Beschreibung der Strömung im Wald
99 S., 2000
Im ersten Teil der Arbeit werden Aspekte, die die Strömung in Pflanzenbeständen beeinflussen, vorgestellt, zum Beispiel die Temperatur, die Sonneneinstrahlung, die Feuchte und der Wind. Durch den unterschiedlichen Einfluss dieser Parameter im Kronenbereich und unteren Stammbereich, kommt es zur Bildung von sowohl mechanisch als auch thermisch induzierter Turbulenz. Anschließend wird eine Zusammenfassung von bereits entwickelten Modellen gegeben, die die Strömung im Wald beschreiben. Ausgehend von der Theorie des Waldes wird ein Ansatz zur Berechnung der Strömung im Wald eingeführt. Im darauffolgenden Kapitel werden der Messort und die Messdaten vorgestellt. Letztere werden an Hand der Wettersituation interpretiert und graphisch aufbereitet. Sie fließen in die MCFInitialisierung ein und werden zur Validierung der Ergebnisse verwendet. In Kapitel vier werden prognostische und diagnostische Strömungsmodelle gegenübergestellt und die Unterschiede herausgearbeitet. Desweiteren wird das Modell MCF als ein Beispiel für ein diagnostisches Modell und die Rechenvorschriften zur Initialisierung angeführt, die zur Berechnung des Strömungsmusters verwendet werden. Dabei wird das Modell MCF näher beschrieben, da dieses das diagnostische Strömungsmodell ist, welches an der Universität Köln weiterentwickelt worden ist.
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