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Schwerpunktprogramm (SPP) 2115: Synergie von Polarimetrischen Radarbeobachtungen und Atmosphärenmodellierung (PROM) - Verschmelzung von Radarpolarimetrie und numerischer Atmosphärenmodellierung für ein verbessertes Verständnis von Wolken- und Niederschlagsprozessen; Polarimetric Radar Observations meet Atmospheric Modelling (PROM) - Fusion of Radar Polarimetry and Numerical Atmospheric ..., Ein kostengünstiges mechanisch gesteuertes polarimetrisches Phased-Array Doppler Wetterradar, Phase 2

Im Projekt "Ein kostengünstiges mechanisch gesteuertes polarimetrisches Phased-Array Doppler Wetterradar, Phase 2" entwickelt das Fraunhofer FHR in Kooperation mit dem Institut für Geowissenschaften, Abteilung Meteorologie der Uni Bonn einen Prototyp eines Phased-Array-Radars (PAR) auf Basis einer AESA-Antennenapertur (Active Electronically Scanned Array), mit dem Ziel innerhalb einer Minute eine volumetrische Wetterkarte zu erstellen. Ein PAR-Wetterradar ist optimal geeignet, um die zeitliche Auflösung durch elektronische Strahlschwenkung zu verbessern. Aus Kostengründen konnte sich diese Technologie bisher aber nicht gegenüber Reflektorsystemen durchsetzen. In Phase I wird eine neuartige Antennenlösung zur Entkopplung von Strahlschwenkung und Fokussierung untersucht, um so Komplexität und Kosten zu minimieren. Anstatt wie üblich die Apertur sowohl für die Strahlschwenkung als auch für die Fokussierung zu verwenden, fokussiert ein Parabolzylinder im Azimut, während ein kompakter PAR in seiner Brennlinie die elektronische Schwenkung sowie die Fokussierung in der Höhe ermöglicht. Zur Erzeugung polarimetrischer Momente hoher Qualität wurde eine spezielle aktive Antennenansteuerung entwickelt, um eine Unterdrückung der Kreuzpolarisation von über 40 dB in Broadside und über 30 dB bei einer Strahlneigung von 45° zu erreichen.In Phase II wird die Implementierung der Strahlschwenkung zur Fertigstellung und operationalen Bewertung des Prototyps angestrebt. Im Wesentlichen sollen Strahlbeschleunigungstechniken zur schnellen Erzeugung volumetrischer Wetterkarten untersucht werden, da die einfache Verkürzung der Verweilzeit (Dwell Time) zu größeren statistischen Unsicherheiten bei den polarimetrischen Momenten führen würde. Mit Beam Multiplexing (BMX, sequentielle Übertragung von Impulspaaren entlang verschiedener Richtungen) sollen die Dekorrelation von Stichproben erhöht und schnellere Scans bei gleichbleibender Datenqualität erzielt werden. Darüber hinaus soll mit einem herkömmlichen Step-Scan-Verfahren das BMX für die unteren Elevationen in Abhängigkeit von der spezifischen Wetterereignisstatistik adaptiv ergänzt werden. Die sorgfältige Realisierung eines solchen adaptiven Scannens wird als wesentlicher Schritt angesehen, um das Scan-Beschleunigungspotential von PARs voll auszuschöpfen und ein automatisiertes priorisiertes Tracking potenziell gefährlicher Wetterereignisse zu erreichen.Die Universität Bonn wird die Messungen der überlappenden X-Band-Forschungsradare für eine eingehende Bewertung des neuen PAR und seiner polarimetrischen Fähigkeiten nutzen. Darüber hinaus ermöglicht die neue Technologie die Überwachung der vorkonvektiven Umgebung mit einer höheren zeitlichen Auflösung, was wiederum die Fähigkeit verbessert, Wasserdampffelder aus vom Radar erfassten Änderungen des Brechungsindex abzuleiten. Wir werden die neuen Fähigkeiten bewerten und somit zum fünften Ziel des SPP beitragen, d.h. zur radarbasierten Erfassung der Konvektionsinitiierung.

oWLK-GCM objective weather types derived from General Circulation Models (Reanalysis data and Global Climate Model Simulations)

Objective weather types of Deutscher Wetterdienst derived from different Reanalysis and Global Climate Model simulations for the control run (1951-2000) and the projection period (2000-2100). On the one hand, the dataset is useful for evaluation of representative circulation statistics in Central Europe, on the other hand, for the analysis of future weather types due to climate change. Added temperature and precipitation data allow to study the weather type effectiveness for these important climate parameters.

Zur stochastischen Modellierung von Turbulenz in stabilen atmosphärischen Grenzschichten

Stabil geschichtete atmosphärische Strömungen sind typischerweise durch schwache, intermittierende und anisotrope Turbulenzen, Gravitationswellen, Low-Level-Jets und Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten gekennzeichnet. Diese Phänomene erschweren maßgeblich sowohl zuverlässige numerische Simulationen als auch Messungen stabiler Grenzschichten (SBL). Auch wird die Physik der Intermittenz von Turbulenz nicht ausreichend verstanden. Das führt unter anderem zu speziellen Problemen in der Darstellung der stabilen atmosphärischen Grenzschicht in Wetter- oder Klimamodellen. Es ist das Ziel des Projekts, das physikalische Verständnis der Intermittenz von Turbulenz unter sehr stabilen Bedingungen zu verbessern. Dazu sollen neue statistische Methoden zur Analyse von existierenden Datensätzen mit stabil geschichtetem Hintergrund nebst neuen stochastischen Parametrisierungen für die SBL entwickelt und in Wetter- oder Klimamodellen genutzt werden. Die Identifikation spezifischer physikalischer Mechanismen intermittierender Turbulenz wird durch eine Vielzahl nichtturbulenter Bewegungen in stabil geschichteten atmosphärischen Strömungen erschwert. Letztere können beispielsweise Sägezahn-Konvektionsmuster, Wellen oder Mikrofronten aufweisen. Es gibt Hinweise darauf, dass solche Bewegungen Auslöser für Intermittenz von Turbulenz sein können, jedoch fehlen Kenntnisse über die Art der Bewegungen und in welchem Ausmaß sie turbulentes Mischen beeinflussen. Einige Fallstudien deuten darauf hin, dass es ein Wechselspiel zwischen großskaligen atmosphärischen Strömungsmerkmalen (auf sogenannten Submesoskalen) und dem Einsetzen von Turbulenz gibt. Um unterschiedliche physikalische Mechanismen turbulenten Mischens zu untersuchen, werden wir mit statistischen Methoden geeignete stochastische Parametrisierungen entwickeln. Ansätze wie Hidden-Markov-Modelle und nichtstationäre, multivariate, autoregressive Faktormodelle (VARX) sollen die Interaktion zwischen niederfrequenten und turbulenten Bewegungen bestimmen. Statistische Methoden erlauben eine Datentrennung in Hinblick auf metastabile Zustände, wie etwa ruhige und turbulente Perioden in einer geschichteten Atmosphäre. Unsere spezifischen Zielsetzungen sind:1. Neuartige Anwendung meteorologischer Zeitreihenanalysetechniken auf existierende Datensätze mit dem Ziel, die Nichtstationarität der Interaktion zwischen nichtturbulenten Bewegungen und Turbulenz in der sehr stabilen Grenzschicht zu untersuchen.2. Identifikation von Interaktions-Regimen zwischen verschiedenen Bewegungsskalen nebst Charakterisierung turbulenter Transporteigenschaften in verschiedenen Regimes.3. Entwicklung stochastischer Modelle für sehr stabile intermittierende Turbulenz. Hier sollen bisherige Erkenntnisse über physikalische Abhängigkeiten der Intermittenz verwendet werden.4. Verwendung der stochastischen Modelle zur Erzeugung realistischer Einströmungen als Eingabe von Large-Eddy-Simulationen mit dem Ziel intermittierende Turbulenz zu generieren.

GTS Bulletin: FCSN33 ESPA - Forecast (details are described in the abstract)

The FCSN33 TTAAii Data Designators decode as: T1 (F): Forecast T1T2 (FC): Aerodrome (VT < 12 hours) A1A2 (SN): Sweden (Remarks from Volume-C: NilReason)

GTS Bulletin: FCSN31 ESSA - Forecast (details are described in the abstract)

The FCSN31 TTAAii Data Designators decode as: T1 (F): Forecast T1T2 (FC): Aerodrome (VT < 12 hours) A1A2 (SN): Sweden (Remarks from Volume-C: NilReason)

GTS Bulletin: ISND78 AMDW - Observational data (Binary coded) - BUFR (details are described in the abstract)

The ISND78 TTAAii Data Designators decode as: T1 (I): Observational data (Binary coded) - BUFR T1T2 (IS): Surface/sea level T1T2A1 (ISN): Synoptic observations from fixed land stations at non-standard time (i.e. 01, 02, 04, 05, ... UTC) A2 (D): 90°E - 0° northern hemisphere (Remarks from Volume-C: NATIONAL AUTOMATIC SYNOP)

Forstliche Immissionskontrolle in der Steiermark: Niederschlagsuntersuchungen

An 9 Stationen, ausserhalb lokaler Immissionsgebiete in der Steiermark und an 2 Stationen in Immissionsgebieten, werden ca. 100 Regenproben bei definierten Grosswetterlagen gesammelt und auf SO4, NO3, Chloride, Leitfaehigkeit und pH untersucht. Zielsetzung ist, zu versuchen, Schadstoffimporte durch Fernverfrachtungen zu erheben.

Zustand der Straßenbäume (Vitalität)

Methode CIR Straßenbaum-Zustandsbericht 2020 Ursachen der Straßenbaumschäden Straßenbaum-Zustandsberichte 2020, 2015, 2010 Unsere Straßenbäume sind vielfältigen Schadfaktoren ausgesetzt, die in Kombination auftreten und sich teilweise durch Wechselwirkungen verstärken. Um Erkenntnisse über den Zustand der Straßenbäume in der Berliner Innenstadt zu erhalten, wird seit über 40 Jahren turnusmäßig alle 5 Jahre die Bewertung anhand von Colorinfrarot (CIR) – Luftbildaufnahmen von dem Berliner Senat beauftragt. Die Ergebnisse werden im „Straßenbaum-Zustandsbericht Berliner Innenstadt“ zusammengefasst. Dieser Bericht stellt den Zustand der Straßenbäume nach den untersuchten innerstädtischen Bereichen sowie nach den Baumgattungen Linde, Ahorn, Rosskastanie und Platane dar. Ferner enthält der Bericht einen Vergleich mit den Ergebnissen der vorhergehenden Auswertungen. Nun liegt die Auswertung der Befliegung im Sommer 2020 vor. Der Vergleich der Straßenbaum-Zustandsberichte von 2015 und 2020 offenbart hinsichtlich der Kronenvitalität der Innenstadt-Straßenbäume einen deutlichen Trend zur Verschlechterung. Genaue Aussagen über die Ursachen der Schädigungen und über die Verkehrssicherheit von Bäumen können mit der Methode der Color-Infrarot-Luftbildauswertung allerdings nicht gewonnen werden. Die Methode, den Zustand der Straßenbäume anhand von Colorinfrarot-Luftbildern zu erfassen und zu bewerten, basiert darauf, dass die Bilder den jeweiligen Vitalitätszustand der Kronen durch Reflexionsunterschiede abbilden. Die unterschiedlichen Reflexionen werden beispielsweise durch Laubschädigungen und Laubverluste hervorgerufen. Um die Vitalität der Bäume anhand eines Luftbildes bewerten zu können, ist der Vergleich von Laubfarbe, Blattmasse, Kronenform und Verzweigung mit sogenannten Referenzbäumen notwendig. Diese Referenzbäume werden zum Zeitpunkt der Befliegung vor Ort vom Boden aus auf ihren Kronenzustand hin untersucht und im Hinblick auf Schadenssymptome und Besonderheiten beschrieben. Dieser sogenannte Interpretationsschlüssel dient dem folgenden Abgleich des vor Ort festgestellten Erscheinungsbildes mit dem des Luftbildes. Nur mit Hilfe dieses Abgleiches kann der Vitalitätszustand der Bäume anhand des CIR-Luftbildes bewertet werden. Für die CIR- Methode werden Stichproben-Bäume der Hauptbaumgattungen Linde, Ahorn, Rosskastanie und Platane in Stichprobengebieten bewertet und die Ergebnisse anschließend auf den Gesamtbestand aller bis zum Jahr 1990 gepflanzten Straßenbäume der Berliner Innenstadt statistisch hochgerechnet. Die Bewertung des Zustands der Bäume nimmt eine Einteilung in Kronenvitalitätsstufen vor. Die untersuchten Hauptbaumgattungen bilden zusammen mehr als 3/4 des Innenstadt-Straßenbaumbestandes. Weitere Gattungen konnten aufgrund ihrer geringen Bestandsanteile nicht berücksichtigt werden. Als Berliner Innenstadt gilt hierbei das Gebiet innerhalb des S-Bahn-Ringes, erweitert um die geschlossenen bebauten Bereiche der Alt-Bezirke Steglitz, Weißensee, Pankow und den kompletten Alt-Bezirk Wedding. Im Ergebnis der Zustandserfassung der Befliegung des Jahres 2020 ist bei den Straßenbäumen in fast allen Berliner Bezirken eine bedeutende Zustandsverschlechterung im Vergleich zu 2015 nachzuweisen. Damit ist leider festzustellen, dass sich der schon mit dem Straßenbaum-Zustandsbericht des Jahres 2015 aufgezeigte negative Trend fortgesetzt hat. Während im Jahre 2015 insgesamt rd. 52 % der untersuchten Bäume als nicht geschädigt eingestuft wurden, sind es für 2020 noch rd. 44 %. Im Einzelnen zeigen die Linden mit einem Anteil von rund 56 % nicht geschädigter Bäume wieder die beste Kronenvitalität (2015: rd. 60 %). Die Platane folgt mit einem Anteil von 30 % nicht geschädigter Bäume (2015: rd. 50 %). Die Rosskastanie weist rd. 11 % nicht geschädigte Stichprobenbäume auf (2015: 47 %) und der Ahorn rd. 29 % (2015: rd. 38 %). Damit gibt es insbesondere bei der Rosskastanie im Vergleich zu 2015 einen sehr deutlichen Trend zur Verschlechterung. Die jeweiligen Ursachen der Straßenbaumschäden sind durch das Luftbild nicht zu ermitteln. Ferner wirken verschiedene Schadfaktoren zusammen, so dass eine eindeutige Ursache ohne eine vorherige genaue Analyse nicht festgestellt werden kann. Die Verschlechterung des Kronenzustandes der innerstädtischen Berliner Straßenbäume zeigt aber, dass zumindest die Summe der schädigenden Einflüsse zugenommen hat. Diese dürften eine Mischung sein aus den Hauptfaktoren Stadtklima mit erhöhter Hitze, Trockenheit und Strahlung, verstärkt durch die Auswirkungen des Klimawandels, mechanische Schäden durch Bauarbeiten im Wurzelbereich und durch allgemeine Bautätigkeiten, Schädigungen durch Tausalz Beeinträchtigungen durch Bodenversiegelung und -verdichtung, Schäden durch Verkehrsunfälle und Verätzungen durch Hunde-Urin. Die Wetterextreme der letzten Jahre haben insbesondere durch die trocken-heiße Witterung mit zunehmender Strahlung die Bäume sehr gestresst und die sonstigen negativen Einflüsse verstärkt. Auch das Tausalz ist ein bedeutender Schadfaktor für die Straßenbäume der Berliner Innenstadt. Zwar wird nur bei bestimmten Wetterlagen Feuchtsalz auf bestimmten Straßen ausgebracht, doch dieses lagert sich im Boden an. Auch von privater Seite wird auf Gehwegen Tausalz gestreut, obwohl dieses verboten ist. Als Folge werden in den letzten Jahren – und besonders in den Sommern seit 2010 – wieder vermehrt tausalzbedingte Blattschadens-Symptome beobachtet, auch an jüngeren Straßenbäumen. Das Tausalz entfaltet seine negative Wirkung auf die Straßenbäume insbesondere bei hohem Wassermangel im Sommer, was wiederum durch die Auswirkungen des Klimawandels verstärkt wird.

Atmospheric weather data (air and soil temperature, relative humidity, photosynthetic photon flux density) (Table 6)

The weather station was set up in the beginning of the sampling period in August 2019 and ran the entire sampling period with an interruption between 30th January 2020 and 11th June 2020. Air and soil temperatures, relative humidity and photosynthetic flux density were measured on hourly intervals. Please note that the ground temperature sensor was situated 20 above the ground and therefore the measured medium depends on the conditions of the field site. Before rewetting, the medium was air, but after rewetting, when the area was usually inundated with water it indicates water temperatures.

Klimamodell Berlin: Entwicklung der Anzahl klimatologischer Kenntage in der Zukunft 2015 (Umweltatlas)

Anzahl und Verteilung klimatologischer Kenntage für zwei Zeitabschnitte in der Zukunft (2011-2040, 2041-2070) sowie die Zunahme der Anzahl der Tage gegenüber dem heutigen Zustand (1981-2010), berechnet als Mittelwerte pro Fläche der Blockkarte 1 : 5.000 (ISU5, Raumbezug Umweltatlas 2010), Bearbeitungsstand Dezember 2015.

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