Atmosphäre und Gebirge – - DMG

promet, Jahrg. 32, Nr. 1/2, 2006 Buchbesprechungen
(Kommission für Ökologie) gewünscht.
Und in der Tat leistete es einen nennenswerten
Beitrag hierzu, zumal es einige
führende Vertreter der deutschsprachigen
Klimaforschung, unter anderem Prof. Dr.
Hartmut Graßl, Prof. Dr. Jost Heintzenberg,
Prof. Dr. Heinz Wanner und Prof.
Dr. C.-D. Schönwiese, an den „runden
Tisch“ zu einem Gedankenaustausch
führte. Schließlich galt es dabei auch, die
Folgerungen zu diskutieren, die sich aus
dem aktuellen Kenntnisstand für die Politik
wie für jeden Einzelnen ergeben. Dabei
standen auch die kritischen Stimmen,
die einen Zusammenhang der derzeit ablaufenden
Klimaänderung mit dem Anstieg
der Treibhausgase negieren, nicht
außen vor.
Nun dokumentiert ein neu erschienenes
Buch aus dem Pfeil-Verlag in München
diesen überaus interessanten Meinungsaustausch.
Von besonderem Reiz und in
dieser Ausführlichkeit eher ungewöhnlich
ist die Dokumentation der Diskussionsbeiträge
zu den einzelnen Vorträgen. Diese
sind mit Literaturzitaten und durch den
Abdruck der Abschlussdiskussion sowie
einer lesenswerten Zusammenfassung des
Rundgesprächs angereichert. Die Ausstattung
der Einzelbeiträge mit Abbildungen
ist meist instruktiv und ausgewogen.
Bedauerlicherweise sind die Beiträge zur
regionalen Klimamodellierung und zu
den gesellschaftlichen Aspekten des Klimawandels
sehr kurz geblieben, so dass
der Leser prinzipiell keine umfassende
Wiedergabe der rezenten Klimadiskussion
hierzu erwarten darf.
Dennoch: Der Band bietet einen gelungenen,
insbesondere für den nichtmeteorologischen
Fachmann und den interessierten
Laien geeigneten Überblick über wichtige
Bereiche der aktuellen Klimadiskussion.
Bedauerlicherweise ist der Papierdruck
vergriffen. Immerhin hat sich der Verlag
dazu entschlossen, eine elektronische Version
der Rundgespräche zu veröffentlichen
(http://www.pfeil-verlag.de).
J. Rapp, Offenbach/Main
SIEVERS, U.: Das Kaltluftabfluss-Modell
KLAM_21. Theoretische Grundlagen,
Anwendung und Handhabung
des PC-Modells. Berichte des Deutschen
Wetterdienstes 227, 2005, 101 S.
In der Anlage: CD „Das Kaltluftabfluss-Modell
KLAM_21. PC-Demonstrationsversion“,
Preis: 30,-- € zuzüglich
MwSt u. Versandkosten.
Die Bewertung von Kaltluftflüssen und
Kaltluftansammlungen in orographisch
gegliedertem Gelände gehört zu den regelmäßigen
Bestandteilen amtlicher Gutachten
für die Standort-, Stadt- und Re-
gionalplanung. Die früher verwendeten
Verfahren der Abschätzung dieser Größen
mittels Informationen über die topographische
Struktur des Beratungsraums
und empirisch gefundener Beziehung zwischen
Hangneigung, Rauigkeit der Oberfläche
und meteorologischer Situation,
wie sie in der Arbeit von King 1973 bereitgestellt
wurden, ist inzwischen durch
entsprechende numerische Modelle abgelöst
worden.
Das hier vorgestellte KLAM_21 ist ein
zweidimensionales mathematisch-physikalisches
Simulationsmodell zur Berechnung
von Kaltluftflüssen und Kaltluftansammlungen,
das auch die Strömungsgeschwindigkeit
und die Mächtigkeit abströmender
Kaltluft abzuschätzen gestattet.
In den ersten drei Kapiteln wird das Modell
in seinen theoretischen Grundlagen
übersichtlich vorgestellt. Es basiert auf
den Bewegungsgleichungen in der atmosphärischen
Bodenschicht einschließlich
der Einflüsse der Bodenreibung und der
lokalen Energiebilanz. Die numerische
Lösung dieses Modells erfolgt für ein
rechteckiges Modellgebiet, in dem die
Bodenparameter wie Bodenhöhe, Rauigkeitslänge,
die Schichtdicke und der
Kälteinhalt der vertikalen Kaltluftsäule
sowie die horizontalen Geschwindigkeitskomponenten
u und v berechnet werden.
Für jede Gitterzelle sind Bodenparameter
anzugeben, die zur Bestimmung der
Energiebilanz der Erdoberfläche verwendet
werden. Die räumliche Auflösung des
Modells und die Zeitschritte sind am
CFL-Kriterium orientiert. Für die seitlichen
Randbedingungen werden modelltypische
Randbedingungen definiert. In
Kapitel 4 und 5 folgt die Beschreibung
des Modellablauf und der Modellerweiterung
hinsichtlich wandartiger Hindernisse,
die die Ausbreitungsbedingungen
und Strömungsverhältnisse signifikant
beeinflussen und des Nesting. Die Leistungsfähigkeit
des aus der einfacheren
Version KLAM weiterentwickelten Modells
KLAM_21 zeigt der Autor im sechsten
Kapitel (unter Mitwirkung vom M.
Kossmann).
Weil die Größenordnungen der berechneten
Kaltlufthöhen sowohl für den Antrieb
der simulierten Kaltluftabflüsse als auch
für die Überströmungen von Geländeerhebungen,
Gebäuden und anderen Strömungshindernissen
von entscheidender
Bedeutung sind, werden die berechneten
Kaltlufthöhen mit Beobachtungsdaten
verglichen. In den ersten Stunden nach
Beginn eines Kaltluftabflusses zeigen sich
gute Übereinstimmungen, während nach
längerer Simulationszeit sich deutlich niedrigere
simulierte Kaltlufthöhen ergeben.
Im Verglich von mit Radiosonden gemessenen
und mit den vom KLAM_21 berechneten,
normierten Vertikalprofilen
95
der Lufttemperatur an drei Messpunkten
zeigt sich, dass die berechneten Kaltlufthöhen
eine für die planerische Anwendung
ausreichende Genauigkeit aufweisen.
In einer Fallstudie wurde die simulierte
Stärke und Richtung von nächtlichen
Kaltluftabflüssen mit Messungen
des bodennahen Windes während Strahlungsnächten
in einer Mittelgebirgsregion
verglichen. Auch hier zeigte sich eine befriedigende
Übereinstimmung. In einem
weiteren Experiment wurden anhand von
visualisierten Rauchverlagerungen die
mit dem KLAM_21 flächendeckend berechneten
Strömungs- und Konzentrationsfelder
überprüft. Abschließend folgt
eine Studie zur Modellierung einer Kombination
von lokalen Kaltluftabfluss-Systemen
mit gleichzeitig auftretenden thermisch
induzierten Windsystemen wie
Flurwinden und Landwinden. In einer Simulationsrechnung
in der Region der
neuseeländischen Stadt Christchurch
wurde diese Wechselwirkung ausführlich
untersucht. Im Ergebnis zeigt sich, dass
die Möglichkeit des Modells KLAM_21
zum Nesting eine solche Kombination
von Windsystemen in unterschiedlichen
Skalenbereichen gut zu modellieren gestattet.
Abschließend wird in einem als Sonderkapitel
bezeichneten Abschnitt das Handbuch
zur „Handhabung des Modells
KLAM_21“ vorgestellt, das im Einzelnen
dem potentiellen Anwender Antwort auf
die praktischen Fragen der Anwendung
des Modells gibt. Dabei erfährt man nun
näher, mit welchem Betrag z. B. die nächtliche
langwellige Strahlungsbilanz als
Funktion von Landnutzung, Bedeckungsgrad
mit Wolken und Bebauungsdichte in
die Rechnung eingeht. Diese Angaben sowie
auch eine Diskussion der Abhängigkeit
der effektiven Ausstrahlung von der
Jahreszeit, von den Bodeneigenschaften
und von der Anwesenheit einer Schneedecke
hätte man bereits in den ersten Kapiteln
erwartet, die auch dort kaum Verweise
auf die entsprechende Literatur
enthalten.
Das in der gutachterlichen Praxis des
Deutschen Wetterdienstes verwendete
Modell ermöglicht, wie an den zahlreichen
Beispielen gezeigt, die Simulation
von Kaltluftabflüssen im komplexen Gelände
mit einer für die Anwendung ausreichenden
Genauigkeit.
Der Publikation liegt eine Demonstrationsversion
mit zahlreichen Beispielen
auf CD bei, die gegenüber der Vollversion
eine eingeschränkte Funktionalität besitzt.
Zur Demonstration der Arbeitsweise
des Modells sind beispielhafte Eingabedateien
und Simulationsresultate auf
der CD vorhanden.
A. Helbig, Trier