Diplomarbeit zum Download - cpe - Universität Kaiserslautern
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II. Konzeeptionelle<br />
Gru undlagen<br />
II.7.2. Numerischee<br />
Verfahreen<br />
zur met teorologisschen<br />
Moddellierung<br />
g<br />
Es wird immer wicchtiger,<br />
einee<br />
detailliertee<br />
Beschreib bung der meteorologisschen<br />
Variablen<br />
auf<br />
dem gganzen<br />
Planungs-<br />
uund<br />
Unterrsuchungsg<br />
gebiet vorzzunehmen.<br />
Angesich hts des<br />
techniscchen<br />
Fortscchritts<br />
könnnen<br />
stadtklimatologisch<br />
he Untersuchungen<br />
geegenwärtig<br />
anhand<br />
von nummerischen<br />
MModellierungen<br />
vorgennommen<br />
we erden.<br />
Numerissche<br />
Simuulationsmoddelle<br />
sind in der La age, die komplexen<br />
Wechselwi irkungen<br />
zwischeen<br />
den versschiedenen<br />
urbanen EElementen<br />
und u der Atmmosphäre<br />
zzu<br />
untersuchen,<br />
um<br />
das AAusmaß<br />
vvon<br />
Planuungen<br />
undd<br />
künftige en Situatioonen<br />
zu erfassen. Diese<br />
Berechnnungsmethooden<br />
beschhäftigen<br />
sicch<br />
mit mög glichst genaauen,<br />
effizieenten<br />
und stabilen<br />
Verfahreen<br />
zur Löösung<br />
mathhematischer<br />
Problems stellungen. Dementspprechende<br />
Modelle<br />
beruhenn<br />
auf physikalischen<br />
GGesetzmäßiigkeiten<br />
wie e der Erhaltung<br />
von MMasse,<br />
Energie<br />
und<br />
Impuls (DWD, 2009).<br />
In dieeser<br />
Arbeit steht jedo och die Annwendung<br />
eeines<br />
nume erischen<br />
Simulattionsmodellss<br />
für die RRaumplanung<br />
im Vor rdergrund, weshalb nicht<br />
näher auf die<br />
mathemmatischen<br />
GGleichungenn,<br />
die die vverschieden<br />
nen Modellee<br />
unterscheeiden,<br />
einge egangen<br />
wird.<br />
Numerissche<br />
Modelle<br />
stellen ddie<br />
essentieellen<br />
meteorologischenn<br />
Prozesse auf dem Erdboden<br />
sowie dder<br />
Atmosphäre<br />
dar unnd<br />
beschreiben<br />
ihren Einfluss auff<br />
die zeitlichhe<br />
Entwicklung<br />
der<br />
Modellvvariablen<br />
wie Tempperatur,<br />
NNiederschla<br />
ag, Luftdruuck,<br />
Winddverhältniss<br />
se und<br />
Feuchtiggkeit.<br />
Sie bbedürfen<br />
einner<br />
entsprechenden<br />
Anzahl<br />
von EEingangspaarametern<br />
wie w auch<br />
einer EEignungsvalidierung.<br />
Diese Werte<br />
werden n vorerst in ein Simmulationspr<br />
rogramm<br />
eingegeeben,<br />
was imstande<br />
ist,<br />
das Systeem<br />
Stadt mit m all seinen<br />
verschieddenen<br />
Ober rflächen,<br />
Bebauuungsstrukturren<br />
und Veegetationseelementen<br />
als vierdimmensionaless<br />
(Raum und<br />
Zeit)<br />
gekoppeeltes<br />
Systeem<br />
zu verzeichnen.<br />
Demzufolg ge wird die<br />
Simulattion<br />
mit Hilfe<br />
von<br />
dreidimeensionalen<br />
Gitterpunkktmodellen<br />
und der ze eitlichen Entwicklung<br />
dder<br />
Modellv variablen<br />
durchgeeführt.<br />
Verrbunden<br />
mmit<br />
verschiiedenen<br />
Modellverfah<br />
M hren kommmt<br />
es durch<br />
die<br />
Berechnnung<br />
der Strömunggsmechanikk,<br />
Thermo odynamik und Agraarmeteorolo<br />
ogie zu<br />
umfasseenden<br />
Ergeebnissen<br />
(Bruse,<br />
2000) ).<br />
Die Auflösung<br />
einnes<br />
stadtkliimatischen<br />
Modells wird w von deer<br />
Maschenweite<br />
des s Gitters<br />
(Abstannd<br />
zweier GGitterpunktee)<br />
bestimmtt.<br />
Je kleine er die Einsstellung<br />
derr<br />
Gitterweite e, desto<br />
detaillieertere<br />
Aussaagen<br />
könneen<br />
aus dem Modell abg geleitet werdden.<br />
Auf meesoskaliger<br />
Ebene lieggt<br />
die Auflöösung<br />
bzw. Gitterweitee<br />
im Bereicch<br />
von min ndestens<br />
einem Dekameterr<br />
bis hin zzu<br />
einigen Kilometern n. Abhängig<br />
von der r raumplane erischen<br />
Fragesttellung<br />
musss<br />
die Auflössung<br />
hoch genug sein n, um einzellne<br />
Gebäudde<br />
und Obe erflächen<br />
in die Berechnunng<br />
mit ein zu beziehhen.<br />
Daher r unterscheeiden<br />
sich Stadtklima amodelle<br />
grundlegend<br />
von Modellen, die bei deer<br />
Wettervo orhersage ooder<br />
bei KKlimaveränderungen<br />
angeweendet<br />
werdeen.<br />
Im Mitttelpunkt<br />
ddieser<br />
Arbbeit<br />
steht die Erfo orschung vvon<br />
Windvverhältnisse<br />
en und<br />
Kaltluftddynamik.<br />
Deementsprecchend<br />
wurdden<br />
anhand der (VDI-RRichtlinie<br />
37787,<br />
Bl. 5, 2003, 2 S.<br />
39) voreerst<br />
die Anfforderungenn<br />
an numerrische<br />
Kaltlu uftmodelle überprüft, uum<br />
zu entsc cheiden,<br />
welchess<br />
Modell zuu<br />
gutachterllichen<br />
Zweccken<br />
in der r Raumplannung<br />
eingessetzt<br />
werde en kann.<br />
Hierbei gibt es zwei zu erfüllende Eigenscha aften. Ersttere<br />
ist diie<br />
Simulat tion der<br />
41
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