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| Book/Report | FZJ-2019-00802 |
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1995
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag
Jülich
Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21400
Report No.: Juel-3131
Abstract: Bei der Beantwortung umweltrelevanter Fragen stellen Modelle der Atmosphäre wesentliche Hilfsmittel dar. Die in der atmosphärischen Forschung verwendeten Modelle bilden das reale Verhalten der Luft in den primitiven Gleichungen ab. Eine dieser grundlegenden Gleichungen ist die Massenkontinuitätsgleichung oder Ausbreitungsgleichung: $\frac{dc}{dt} = \overline{\triangledown}(\overline{u} \cdot c)$+(P-D $\cdot$ c) (1.1) Gemäß dieser Gleichung setzt sich die zeitliche Änderung der Konzentration c einer Luftkomponente aus einem Transport-Term $\overline{\triangledown}$ ($\overline{u} \cdot$ c) und einem Term (P-D·c) zusammen, der die Quellen und Senken und die chemischen Umwandlungen des Stoffes in der Atmosphäre enthält. Aufgrund der additiven Verknüpfung der beiden Terme sind diese in der modellmäßigen Beschreibung leicht zu trennen, und somit können die Parameter der beiden Terme $\overline{\triangledown}$ ($\overline{u} \cdot$ c) und (P-D·c) getrennt berechnet werden. Die Kopplung von Transport und chemischen Reaktionen geschieht in den atmosphärischen Modellen erst im letzten Schritt, der Lösung der Ausbreitungsgleichung (1.1). Eine Unterscheidung der Modelle erfolgt zumeist durch das zugrundegelegte räumlicheGitter und damit durch die Behandlung des Transport-Terms $\overline{\triangledown}$ ($\overline{u} \cdot$ c) (siehe auch GRAEDEL UND CRUTZEN (1994)). Es ist grundsätzlich denkbar, ein einziges Modell zu konstruieren, das es erlaubt, alle Fragestellungen sowohl in räumlicher als auch in zeitlicher Hinsicht zu beantworten. Dieses Modell wäre aber zum einen sehr rechenzeit- und somit auch kostenintensiv und zum anderen würde es eine Fülle von Informationen liefern, die für die Beantwortung der interessierenden Fragestellung keine Bedeutung besitzen. Daher wurden verschiedene Modelle entwickelt, die zwar alle die Massenkontinuitätsgleichung lösen, deren räumliche und zeitliche Maßstäbe aber den zu beantwortenden Fragestellungen angepaßt sind (siehe auch RÖTH (1985)). Der erste Schritt bei der Simulation von gemessenen Konzentrationsverläufen und somit der Untersuchung der interessierenden Fragestellung mit Hilfe eines Modells besteht daher darin, das für den speziellen Zweck geeignete Modell auszuwählen. Diese Auswahl muß sich zum einen an dem Zeitraum orientieren, der simuliert werden soll (z.B. Stunden oder Jahre), und zum anderen an dem zu simulierenden Raum (z.B. ortsfester Meßpunkt in Bodennähe oder ballon- bzw. flugzeuggetragener Meßpunkt). [...]
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