Das Landoberfl&#228;chenmodell in PALM: Evaluation und Sensitivit&#228;t zu Modellparametern
Authors: Gehrke Katrin Frieda , Sühring Matthias , Maronga Björn 
Published: December 2021

&lt;p&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Landoberfl&amp;#228;chenmodell&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; (engl. l&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;&lt;em&gt;and surface model&lt;/em&gt;&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;, LSM&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;) &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;werden heutzutage nicht nur in numerischen Wetter- und Klimavorhersagemodellen eingesetzt, sondern &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;finde&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;auch &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;zunehmend &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;in &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Modellen f&amp;#252;r mikroskalige&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;atmosph&amp;#228;rische &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Ph&amp;#228;nomene &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Anwendung&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Das &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;LSM &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;&amp;#252;bernimmt&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; dabei die &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;wichtige Kopplung zwischen Atmosph&amp;#228;re und Boden&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;und erm&amp;#246;glicht es, dass &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;viele &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;unterschiedliche Land- und Bodentypen abgebildet werden. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Das Simulationsmodell &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;PALM &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;wird seit mehr als zwanzig Jahren&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; f&amp;#252;r atmosph&amp;#228;rische &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Grenzschichtprozesse &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;eingesetzt und &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;seit einigen Jahren &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;immer h&amp;#228;ufiger f&amp;#252;r komplexe Anwendungen, &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;beispielsweise in St&amp;#228;dten,&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; mit &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;integrierte&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; LSM &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;eingesetzt&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;In der aktuellen Studie wird das LSM in PALM beschrieben und mit &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;in-situ &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Beobachtungsdaten aus Cabauw &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Niederlande&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;evaluiert&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Dazu werden zwei aufeinander &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;olgende Strahlungstage simuliert und&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Temperatur, spezifische Feuchte, Horizontalwind &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;sowie &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Komponenten der Energiebilanz &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;mit Beobachtungsdaten verglichen&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Dabei zeigen wir, dass &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;die &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;modellierten Komponenten der Energiebilanz &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;im&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; Analysezeitraum &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;konsistent mit den Beobachtungen &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;sind&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Allerdings wird die&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;stabile Schichtung der n&amp;#228;chtlichen &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Grenzschicht &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;von dem Modell &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;&amp;#252;bersch&amp;#228;tzt&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;. Am Tag &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;sind keine signifikanten Unterschiede in der&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; bodennahe&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; Temperatur und Feuchte &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;zu beobachten&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;. In einer Sensitivit&amp;#228;tsanalyse wird der Einfluss verschiedener Parameter des LSMs auf den Simulationsverlauf getestet, da die Wahl dieser &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;durch den Nutzer eine erhebliche Unsicherheit des Modellsetups darstellt&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Insbesondere e&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;ine ungenaue Absch&amp;#228;tzung des Blattfl&amp;#228;chenindexes, der Albedo oder des initialen Feuchtegehalts der Grenzschicht &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;f&amp;#252;hren zu &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;eine&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; signifikanten Fehler in der Simulation der turbulenten f&amp;#252;hlbaren und latenten W&amp;#228;rmestr&amp;#246;me am Tag. Die n&amp;#228;chtliche Grenzschicht wird &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;hingegen &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;haupts&amp;#228;chlich durch die Rauigkeitsl&amp;#228;nge und das gew&amp;#228;hlte Strahlungsmodell beeinflusst.&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;