Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3964
Für die großflächige Bewaldung im Modellgebiet wird eine Parametrisierung der
Durchströmung von hohen Pflanzenbeständen in das Strömungsmodell implementiert.
Verschiedene Ansätze unterschiedlicher Komplexität finden hier Verwendung
und werden mit den Ergebnissen einer Langzeitmessung verglichen.
Neben der Datenaufnahme der Windprofile für den Vergleich zwischen Messung und
Modellergebnissen werden Strahlungsmessungen für die Identifikation von Zeitraum
und Stärke der Blattwechselphasen durchgeführt. Anhand dieser Ergebnisse werden
die Laubwechselphasen im Modell eingefügt. Auch Profile des Widerstandskoeffizient
(CD) und der Blattflächendichte (LAD), sowie der kumulative Blattflächenindex
(LAI) an der Messstelle im Wald werden ermittelt, um daraus den Canopy-Flow-Index
(CFI) zu bestimmen. Eine zweite Berechnungsmethode für diese Profile
besteht in der Ableitung des CFI aus den gemessenen Windprofilen unter Verwendung
eines exponentiellen Zusammenhanges zwischen CFI und mittlerer Geschwindigkeit.
Dieser wird als Funktion der Höhe und der Zeit für die Modellrechnungen benötigt.
Zweiterer erweist sich als geeigneterer Ansatz und wird als Funktion der Höhe und
der Zeit in die Modellrechnungen implementiert.
Das Modellsystem liefert ein Werkzeug für die schnelle Bestimmung der aktuellen
Strömung unter Berücksichtigung der Bestandsdurchströmung. Die technische
Zuverlässigkeit und die gute Übereinstimmung mit Messdaten bei den vorherrschenden
Strömungs- und Stabilitätsbedingungen rechtfertigt den Einsatz des Modellsystems
im Routinebetrieb für den vorbeugenden Katastrophenschutzes im Forschungszentrum
Jülich.
The flow module of the system is based upon a diagnostic flow model. A
preprocessing module provides the remaining system with configuration parameters and
refined measurement data. Another module provides graphical representation of
the results. The system has been developed for operational application of flow
computations.
Due to the extensively forested surface inside the model area, a parameterisation
of the flow through a canopy layer is implemented into the flow model, in order to
simulate the flow inside the micro structure of the forest. Different approaches with
modified complexity are studied. They are tested and compared with long term
measurement data from inside the forest.
The measurements enclose vertical profiles of the horizontal wind velocity and
direction, and of the radiation balance. The latter ones are used for the identification
of the time and intensity of vegetation change. By this way the phases of leaf
changing are registered and included into the flow model. Furthermore, the profiles
of the drag coefficient (CD), the leaf area density (LAD), and the cumulative leaf
area index (LAI) are measured. They are used to calculate the canopy-flow-index
(CFI) as a function of height and time which is required in the flow model. The
CFI can also be calculate using measured wind profiles from inside the forest, as
the two quantities depend on each other. This approach is implemented into the
model.
The code system achieves fast calculation of the actual wind flow conditions in
the model area, including the canopy flow through the wooded regions. The good
agreement between measurements and modelled wind fields during the dominate
weather conditions and technical reliability of the code justify the application of
the system in the framework of preventive catastrophe protection at the Research
Center in Jülich.
Teuchert , Dorle
Ein bodennahes Strömungsmodell für den Waldbestand
X, 117 S., 2002
Ein operationelles Modellsystem, das aus Standortmessdaten hochaufgelöste
dreidimensionale Windfelder erzeugt, wird für das Forschungszentrum Jülich entwickelt.
Das Strömungsmodul des Systems basiert auf einem diagnostischen
Strömungsmodell. Als zweites Modul wird ein Präprozessor entwickelt, der aus den Messdaten die
für das Modell benötigten Konfigurationsparameter erstellt. Er bildet die
Schnittstelle zwischen dem Eingabedaten und dem Strömungsmodell. Diese beiden Module
nebst einer grafischen Aufbereitung werden in eine eigens dafür entwickelte
Steuerumgebung eingebettet, die den operationellen Betrieb der Modellrechnungen verwaltet.
A computer program system has been developed which allows the generation of
highly resolved wind fields in the partially wooded area of the Research Center
Jülich. The system uses continuous flow measurements as input, which are
conducted by an 120 meters high observation tower.
Neuerscheinungen
Schriften des Forschungszentrums Jülich
Ihre Ansprechperson
Heike Lexis
+49 2461 61-5367
zb-publikation@fz-juelich.de