 | Numerische Simulationen von Kondensstreifen und deren Übergang in Zirren / Unterstraßer S.; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2009. - iv, 184 S.: Ill., graph. Darst. - Bibliogr.: S.173-182. - (Forschungsbericht; 09-15) - ISSN 1434-8454
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1 Einleitung .................................................... 1
1.1 Motivation ................................................ 1
1.2 Stand des Wissens ......................................... 2
1.3 Problemstellung ........................................... 6
2 Methode und numerische Werkzeuge ............................. 10
2.1 Methode .................................................. 10
2.2 EULAG .................................................... 14
2.3 Mikrophysikschema ........................................ 15
2.4 Zirkulationsmodell ....................................... 18
2.5 Strahlung ................................................ 23
2.6 Berechnung des Effektivradius und der Extinktion ......... 27
3 Wirbelphase .................................................. 33
3.1 Theoretische Aspekte - Zusammenspiel von Dynamik und
Mikrophysik .............................................. 33
3.2 Aufbau der Simulationen .................................. 37
3.2.1 Initialisierung .................................... 37
3.2.2 Beispielsimulation ................................. 39
3.3 Ergebnisse der Simulationen .............................. 40
3.3.1 Einfluß der mikrophysikalischen Parameter .......... 42
3.3.2 Einfluß der Wirbeldynamik .......................... 48
3.3.3 Weitere Sensitivitäten ............................. 53
3.4 Zusammenfassung .......................................... 59
4 Dispersionsphase ............................................. 63
4.1 Aufbau der Simulationen .................................. 65
4.1.1 Initialisierung .................................... 65
4.1.2 Beispielsimulation ................................. 69
4.2 Ergebnisse der Standardsimulationen ...................... 71
4.2.1 Geometrische Eigenschaften ......................... 71
4.2.2 Mikrophysikalische Eigenschaften ................... 78
4.2.3 Optische Eigenschaften ............................. 85
4.3 Sensitivitätsuntersuchungen .............................. 90
4.3.1 Einfluß der Turbulenz .............................. 90
4.3.2 Einfluß der Schichtung ............................. 92
4.3.3 Einfluß verschiedener Strahlungsszenarien .......... 93
4.3.4 Variation der anfänglichen Eiskristallanzahl und
-masse ............................................ 100
4.3.5 Einfluß der Dicke der übersättigten Schicht ....... 100
4.3.6 Turbulentes Verdampfen - Variation
des Sublimationsparameters ........................ 103
4.4 Sondersimulationen ...................................... 106
4.4.1 Warmer Fall ....................................... 107
4.4.2 Synoptischer Vertikaltransport .................... 108
4.4.3 Nukleation von Eisteilchen durch
strahlugsbedingte Dynamik ......................... 117
4.5 Zusammenfassung ......................................... 117
5 Vergleich mit Messungen und numerischen Modellen ............ 121
5.1 Vergleich mit anderen Grobstruktursimulationen .......... 121
5.1.1 Wirbelphase ....................................... 121
5.1.2 Dispersionsphase .................................. 124
5.2 Turbulente Diffusion im EULAG-Modell .................... 124
5.2.1 Turbulente Diffusion eines passiven
Spurenstoffs ...................................... 125
5.2.2 Vergleich mit empirischen Verdünnungsraten ........ 128
5.3 Vergleich mit in-situ Meßdaten .......................... 130
5.4 Vergleich mit Lidardaten ................................ 133
5.4.1 Einzelstudie ALEX-Lidar ........................... 133
5.4.2 Lidarmessungen von Freudenthaler .................. 135
5.5 Vergleich mit in-situ Messung eines Embraer l70-
Kondensstreifens ........................................ 137
5.6 Vergleich mit Satellitenbeobachtungen ................... 141
6 Zusammenfassung ............................................. 143
6.1 Zusammenfassung ......................................... 143
6.2 Ausblick ................................................ 144
A Verschiedenes ............................................... 146
A.1 Messungen von Scherung und Stabilität in
der Tropopausenregion ................................... 146
A.2 Lognormalverteilung ..................................... 150
A.3 Detektionsschwellwert bei einem Lidar ................... 152
A.4 Tabellarischer Überblick über alle durehgeführten
Simulationen ............................................ 153
A.5 Abbildungsammlung ....................................... 153
Abbildungsverzeichnis ......................................... 164
Tabellenverzeichnis ........................................... 167
Symbolverzeichnis ............................................. 168
Literaturverzeichnis .......................................... 172
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