Dieser Datensatz umfasst Monitoringdaten und Modellergebnisse (Hydronumerisches Modell) für das Weserästuar, Nordsee. Die Daten wurden für quantitative Analysen in dem Manuskript „Surges control Salt Flux Variability in a partially-mixed Estuary“ verwendet, das im Journal of Geophysical Research: Oceans zur Veröffentlichung eingereicht wurde. Die Modellergebnisse, wie im Manuskript beschrieben, umfassen Salzflüsse, die aus den simulierten Strömungsgeschwindigkeiten und Salzgehalten abgeleitet wurden. Die vier Salzflusskomponenten [kg s-1] enthalten ein barotrope Komponente (barotropic flux, Fbt), Tidal Pumping (tidal oscillatory salt flux, Fto), den Beitrag durch die ästuarine Austauschströmung (exchange flow contribution, Fex) und eine weitere Komponente, die durch intratidal veränderliche Scherraten (tidal oscillatory shear, Ftos) bestimmt wird. Die Salzflüsse wurden jeweils, entlang der Zeitreihe, für die Dauer eines Tidetages bestimmt. Jeder Schritt beginnt mit einem Stauwasser. Die zeitliche Auflösung beträgt daher eine Halbtide. Die Zeitreihe umfasst ein hydrologisches Jahr. Die Auflösung entlang des Ästuars beträgt 1 km. Zusätzlich zu den Salzflüssen wurden fünf weitere Parameter abgeleitet: die Tideasymmetrie (Strömungsgeschwindigkeit), der gezeitengemittelte Salzgehalt, der Tidenhub [m] sowie die gezeitengemittelte Schichtung (potenzielle Energieanomalie) [J m-3]. Diese Parameter legen auf dem Gitter der Salzflusskomponenten vor. Die Salzintrusion ist in Flusskilometern angegeben und entspricht der Lage der Isohaline der Salinität von 2 PSU (gezeitengemittelt, bestimmt aus Modellergebnissen). Die übrigen Parameter im Datensatz wurden aus Monitoringdaten ermittelt. Hierzu zählen Zeitreihen der Windkomponente des Wasserstands [m], der Windgeschwindigkeit [m s-1] sowie der Windrichtung [°], abgeleitet von Messungen am Leuchtturm Alte Weser. Die spezifischen Methoden für jeden Monitoringparameter sind im Manuskript beschrieben. Dazu kommt noch der Abfluss (Intschede) [m3 s-1]. Alle Daten liegen als selbsterklärende Textdateien mit Kopfzeile vor.
This dataset contains monitoring data and numerical model results for the Weser estuary, North Sea, used for quantitative analyses in the paper “Surges control Salt Flux Variability in a partially-mixed Estuary”, which was submitted to the Journal of Geophysical Research: Oceans. Model results comprise salt fluxes, derived from simulated velocity and salinity, as described in the paper. The four salt flux contributions [kg s-1] are the barotropic flux (Fbt), the tidal oscillatory salt flux (Fto), the exchange flow contribution (Fex) and the flux due to tidal oscillatory shear (Ftos). Salt fluxes were determined for the duration of one tidal day, moving stepwise through the timeseries. Each step starts with one slack water. Therefore, the temporal resolution is one value per tidal phase, as described in detail in the manuscript. The time series covers one hydrological year. The along-channel resolution is 1 km. Five additional parameters are derived from model results: the tidal velocity asymmetry, tidally averaged salinity, tidal range [m], and tidally averaged stratification (potential energy anomaly [J m-3]), all stored on the same spatiotemporal grid as the salt flux contributions. The salt intrusion is obtained from subtidal salinity using the location of the isohaline 2 (PSU). The salt intrusion is stored in terms of river km. The remaining parameters in the dataset are derived from monitoring data. These are time series of discharge [m3 s-1], surge [m], tidal range [m], wind speed [m s-1] and wind direction [°], all provided on the same temporal grid as the salt fluxes. The specific methods are described in the paper, for each of the monitoring parameters. All data are stored as self-explanatory, character-delimited text files with header lines.
1. Vorhabenziel Das Ziel ist die Erstellung einer Konzeption eines Forschungstestfelds für die Windenergienutzung im komplexen Gelände. Ein wichtiges Merkmal ist die wissenschaftliche Begleitung der Testfeldplanung, um die Ziele der Forschungseinrichtungen und technischen Ziele der Hersteller und Zulieferer im Vorfeld zu berücksichtigen. Im Vorhaben des KIT sollen folgende Ziele erreicht werden: (1) Meteorologische und geotechnische Charakterisierung möglicher Standorte für ein Testgelände, (2) Messungen der Strömungsverhältnisse mit SODAR (dauerhaft) und RASS (kampagnenweise) an einem ausgewählten Standort, (3) Modellierung der Windverhältnisse am Standort mit einem mesoskaligen Modell, (4) Bewertung des Standorts aus meteorologischer und geotechnischer Sicht, (5) Definition des konstruktiven Aufbaus der WEA in mechanisch-elektrischer Sicht und Konzeption der Turmkonstruktion, (6) Entwicklung von dauerhaften Messstrategien für das Testfeld. 2. Arbeitsplanung (1) Charakterisierung möglicher Standorte aufgrund vorhandenen Wissens und Daten aus meteorologischen und geotechnischen Daten, (2) Reparatur, Transport und längerfristige Aufstellung des vorhandenen Sodars auf dem Testgelände und kürzere Messkampagne mit dem vorhandenen RASS, (3) Modellierung mit dem verfügbaren Modell WRF, (4) Auswertung der Ergebnisse der Schritte (1) bis (3), (5) Untersuchungen von Tragstrukturen mit physikalisch abgesicherten Simulationen, (6) Entwicklung der Messstrategie aufgrund der Schritte (1) bis (4), (6).
Die DLR hat in ihrem Institut fuer Optoelektronik seit Jahren die Fernmessung des Windes mittels Laser Doppler Verfahren erprobt. Ein mobiles System existiert zur Fernmessung des Windes in der atmosphaerischen Grundschicht. Der Wind bzw das Windprofil ist wichtigster Parameter fuer alle Transportprozesse, fuer die Bestimmung des Massentransports von Gasen und fuer Austauschfragen. Ein flugzeuggetragenes System soll gemeinsam mit CNRS (Frankreich) entwickelt, getestet und eingesetzt werden. Mit diesem System werden mesoskalige Windphaenomene erfasst werden koennen. Die Austauschprozesse zwischen der atmosphaerischen Grundschicht und der freien Troposphaere als auch zwischen der Troposphaere und der Stratosphaere koennen studiert werden. Neben diesen Forschungen mit dem entwickelten System ist die Systementwicklung selbst auch nutzbar fuer die parallele Entwicklung eines Raumfahrtsensors zur Erfassung des globalen Windfeldes, wie er von ESA und NASA geplant ist.
Die an der Aussenstelle Collm der Universitaet Leipzig seit 1959 gemessenen Winddaten im Mesopausenbereich werden nach meteorologischen Gesichtspunkten aufgearbeitet. Erste Ergebnisse sind: 1) Es lassen sich Klimatrends mit Hilfe des Dateienmaterials bestimmen. 2) Prozesse der Stratosphaere (QBO, Stratosphaerenerwaermungen) bilden sich in der Mesopause (80-110 km Hoehe) ab und koennen so registriert werden. 3) Prozesse planetarer Groessenordnung (planetare Wellen, solare Variabilitaet) sind mit den Daten zu registrieren.
Fuer messtechnische Untersuchungen von Windenergieanlagen (WEA) sowie fuer die Charakterisierung von Standortbedingungen sind Messungen des Wind- und Turbulenzfeldes unersetzlich. Bislang wurden in Fragen der Windenergienutzung Windmessungen zumeist mit auf Masten installierten Sensoren durchgefuehrt. Mit dem Trend zu groesseren WEA werden Mastmessungen zunehmend impraktikabel, da der Aufwand fuer die Mastinstallation ueberproportional mit der Masthoehe anwaechst. Ferner haben die fest installierten Masten den Nachteil nur fuer gesonderte Windrichtungen der Messaufgabe entsprechend positioniert zu sein. Auf der Suche nach alternativen Windmessmethoden erscheint vor allem die indirekte Windmessung mit Hilfe des akustischen Fernsondierungsverfahrens (Sodar gleich Sound detection and ranging) geeignet, da mit vergleichsweise geringem Aufwand eine hohe Informationsdichte und Datenverfuegbarkeit erreichbar wird. Bei dieser Technik werden vom Boden ausgesandte Schallwellen an turbulenten Strukturen in der atmosphaerischen Grenzschicht reflektiert und dann am Boden wieder empfangen. Der Schall erfaehrt durch den Transport mit dem mittleren Wind eine Doppler-Verschiebung in der Frequenz, aus welcher auf die Windgeschwindigkeit in dem jeweiligen Streuvolumen geschlossen werden kann. Im Gegensatz zu Mastmessungen, bei denen der Wind nur auf diskreten Hoehen gemessen wird, ermoeglichen Sodars eine instantane Windfeldbestimmung ueber den gesamten Hoehebereich von WEA. Durch eine geeignete Positionierung und Ausrichtung mehrerer Sende- und Empfangsantennen kann eine Bestimmung aller drei Komponenten des Windvektors erreicht werden. Speziell sogenannte Mini-Sodars koennen am Boden leicht manoevriert werden, wodurch eine Unabhaengigkeit der Messungen von der Windrichtung moeglich wird. Doppler-Sodar-Geraete werden weltweit seit etwa 20 Jahren betrieben und finden vor allem in der Umweltueberwachung ihre Anwendung. Entsprechend ist der Hoehenbereich heute kommerziell erhaeltlicher Geraete in der Groessenordnung 50-1000 m und somit kaum dem fuer die Windenergie interessanten Bereich bis ca. 150 m angepasst. Um die Sodar-Technik fuer die Windenergienutzung zugaenglich zu machen, wurde im Jahre 1994 von der Europaeischen Gemeinschaft das vom DEWI koordinierte Projekt SODAR for Siting and Operating of Wind Energy Converters (SOSOWEC) unterstuetzt.