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Airborn Measurement of Small - Scale Turbulence with Special regard to the Polar Boundary Layer

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Airborn Measurement of Small - Scale Turbulence with Special regard to the Polar Boundary Layer

Aline van den Kroonenberg (Broschiert, Englisch)

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Beschreibung

Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die fluggest¨utzte Messung der kleinskaligen atmosphärischen Turbulenz hinsichtlich aktueller Forschungsaufgaben. Ein besonderer Schwerpunkt wurde auf die Vorgänge in der atmosph¨arischen Grenzschicht der Polarregionen gelegt. Neben strategischen schließt dies auch technische Verbesserungen ein, wie genauere und schnellere Sensorik und verbesserte Kalibrationsmethoden. Hinsichtlich derMessdatenauswertung wurden die Datenqualität (statistische und systematische Messfehler), die Mittelungsl¨angen zur Berechnung turbulenter Energieflüsse sowie die Charakterisierung turbulenter Strömungen genauer betrachtet. Es wurden Feldexperimente mit zwei verschiedenen Systemen der TU Braunschweig untersucht: der Hubschrauberschleppsonde Helipod und dem unbemannten Kleinstforschungsflugzeug vom Typ M2AV. Für beide Systeme zeigte die Analyse älterer Messdaten, dass der gemessene atmosphärische Windvektor systematische Abweichungen von zu erwartenden Werten (wie eine Windrichtung unabhängig von der Flugrichtung) aufweist. Es wurden daher Kalibrationsmethoden entwickelt, die es erlauben, im Flug gemessene Daten hinsichtlich der Euler-Winkel und der Stömungsgeschwindigkeit zu korrigieren. Die neu entwickelte Kalibrationsstrategie konnte in drei Flugexperimenten verifiziert werden: 1) am Richard- Aßmann-Observatorium des Deutschen Wetterdienstes; 2) an der britischen Forschungsstation Halley V in der Antarktis; 3) während der Messkampagne Helipod4Wind ¨uber der Nordsee. Nach der Anwendung der neuen Kalibrationsmethode stimmten die im Flug gemessenen Windvektoren (mit Helipod und M2AV) sehr gut mit den Daten ¨uberein, die gleichzeitig mit Bodenstationen und Fernerkundungssystemen erfasst wurden. Außerdem konnte die Genauigkeit, mit der beide Systeme die thermodynamischen Grundgrößen der Atmosphäre messen, genauer bestimmt. Es gelang zum ersten Mal überhaupt, mit den M2AV-Systemen turbulente W¨armeströme signifikant zu messen, und zwar auf zwei unabhängigen Messkampagnen unter anderem unter extremen Bedingungen in der Antarktis. Mit dem Helipod wurde besonders die thermisch stabil geschichtete arktische Grenzschicht untersucht. Über geschlossenem Meereis konnten sehr kleine Energieflüsse (fühlbare Wärme und Feuchte) noch nachgewiesen werden. Obwohl diese Messungen etwa 200 km von der Küste entfernt durchgeführt wurden, hatte diese störenden Einfluss auf den lokalen turbulenten Austausch. Dies konnte erstmals mithilfe von multiresolution Kospektren nachgewiesen werden. Eine Zeitskala, die turbulente von mesoskaligen Fluktuationen und Flüssen trennt, konnte in den individuellen Messreihen definiert werden. Diese Skala wurde in einer anschließenden Hochpassfilterung genutzt, um die lokalen turbulenten Flüsse korrekt zu berechnen, wodurch der statistische Fehler dieser klimarelevanten Daten signifikant reduziert wurde. Intermittierende Turbulenz über Meereseis und Landflächen wurde in verschiedenen Flugexperimenten untersucht. Eine dimensionslose Kennzahl Nturb wurde definiert um den Grad der Intermittenz zu quantifizieren und so die Berechnung turbulenter Fl¨usse überhaupt zu ermöglichen. In einer Vergleichsstudie wurde dabei kein grundlegender Unterschied zwischen stabil geschichteten Strömungen nachts über Land und über arktischem Meereseis gefunden. Weniger zeigen

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Produktinformationen

Technische Daten

Erscheinungsdatum

21.12.2009

Sprache

Englisch

EAN

9783868442168

Herausgeber

sierke VERLAG - Sierke WWS GmbH

Sonderedition

Nein

Autor

Aline van den Kroonenberg

Seitenanzahl

136

Auflage

Einbandart

Broschiert

Schlagwörter

UAV, Turbulente Fluss Messung, Flugmessung, polare Atmosphäre

Thema-Inhalt

TRP - Luft- und Raumfahrttechnik TGMB - Technische Thermodynamik

Höhe

210 mm

Breite

14.8 cm

Warnhinweise und Sicherheitsinformationen

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