Clouds have a large impact on the Earth’s radiation and energy budget and play consequently a crucial role in prediction of climate change. At the same time, they are highly variable in time and space. To study and distinguish the different influences of clouds on the climate system it is useful to separate clouds into individual cloud regimes. In this thesis a new cloud classification and their response to disturbed cloud droplet number concentration is presented. Liquid water clouds at cloud scale are separated on the basis of cloud properties derived from combined A-Train satellite measurements involving the MODIS measurements onboard Aqua, the CloudSat cloud radar and the CALIPSO cloud lidar. Using the combined MODIS and CALIPSO cloud-top phase discrimination, liquid water clouds are identified. The high resolved vertical measurements of the CALIPSO lidar provide three cloud base height classes and the spatial variability of cloud top height within a 20 km footprint as an inhomogeneity parameter from which two cloud inhomogeneity classes are defined resulting in a total of six liquid cloud classes. The classification smoothly disentangles marine and continental clouds as well as stratiform and cumuliform clouds in different latitudes at the high spatial resolution of about 20 km. Analyzing the cloud droplet effective radius reff , cloud optical thickness τc , adiabatic liquid water path Lad, adiabatic cloud droplet number concentration Nc,ad and cloud geometrical thickness Hthick,CC derived from collocated combined MODIS, CloudSat and CALIPSO measurements shows a useful discrimination between cloud regimes. Further separations between non precipitating and precipitating clouds using the CloudSat precipitation flag as well as between three classes of free tropospheric relative humidity from a meteorological reanalysis above cloud top are made to investigate adjustments to aerosol-cloud interactions for individual cloud regimes. For this, the cloud liquid water path response, cloud thickness response, and cloud fraction response to perturbed cloud droplet concentration is analyzed. All sensitivities depend on the chosen cloud or environmental parameter indicating the importance of analyzing aerosol-cloud interactions for particular cloud regimes since similar clouds with similar cloud parameter responses are grouped together helping to identify individual behavior of these cloud regimes to perturbations in cloud droplet number concentration.

In der vorliegenden Arbeit wird eine Analyse verschiedener Mechanismen zur Produktion von großen Wolkentropfen, sogenannten Kollisions– und Koaleszenz–Initiatoren, in flachen konvektiven Wasserwolken vorgestellt. Diese Tropfen führen zu einer Verbreiterung des Tropfenspektrums und sind damit essenziell für die Entstehung von Regen innerhalb einer kurzen Zeitspanne von etwa 20 Minuten. Bis der Ursprung dieser großen Tropfen erklärt ist, wird es weiterhin zu Unterschieden in Tropfenspektren und Regenraten zwischen Klimamodellen und Beobachtungen kommen. Eine Tropfengröße von D > 40 μm gilt als Schwellwert zur Initiierung des Kollisions– und Koaleszenz–Prozesses. Die Basis dieser Arbeit formen Daten, die während der Messkampagne CARRIBA nahe der Insel Barbados in der Passatwindzone mit der Messplatform ACTOS gemessen wurden. Der Einfluss der folgenden drei großen Mechanismen auf das Tropfenspektrum wird für 300 vermesseneWolken in verschiedenen Entwicklungsstadien untersucht: (i) die Anzahlkonzentration von Aerosolpartikeln, die als CCN fungieren, und gel¨osstem Seesalz, welches als GN dient, (ii) die Interaktion von Wolkentropfen und der sie umgebenden turbulenten Str¨ohmung auf kleinsten Skalen, und (iii) der turbulente Einmischungsprozess von wolkenfreier Luft an der Grenzfl¨ache zwischen Wolke und Umgebung. Eine signifikante Antikorrelation zwischen der Anzahlkonzentration beobachteter CCN Partikel, NCCN, und der Wolkentropfengröße wurde gefunden, was darauf hinweisst, dass NCCN einen kontrollierenden Faktor f¨ur die Form des Tropfenspektrums darstellt. Ein Einfluss der gelössten Seesalz Partikel konnte nicht nachgewiesen werden, was teils an sehr niedrigen Werten von NCCN und teils an einer positiven Korrelation zwischen NCCN und den gelössten Seesalz Partikeln liegt. Desweiteren deutet eine Analyse der Stokes und Froude Zahl, sowie des Abscheideparameters, darauf hin, dass auf Skalen im Bereich der Kolmogorov Längenskala keine signifikante Interaktion zwischen Wolkentropfen und der turbulenten Ströhmung stattfindet. Das wird bestätigt durch die Berechnung der Parr–Korrelations–Funktion, welche ergab, dass für die Mehrheit der untersuchten Wolken die Tropfenverteilung im Raum einer Poissonverteilung folgt. Das Einmischen wolkenfreier Luft am Wolkenrand erfolgt überwiegend homogen für aktiv wachsende Wolken, und zum Großteil inhomogen f¨ur Wolken im aufl¨osenden Stadium. Inhomogenes Einmischen gilt als günstig für die Bildung großer Tropfen, und dieser Einfluss wird noch verst¨arkt, wenn eine Schicht feuchter Luft die Wolke umgibt. Eine solche Feuchteschicht wurde für mindestens die Hälfte aller Wolken beobachtet. Der Einfluss sekundärer Tropfenaktivierung während des Einmischprozesses, sowie der Einluss einer Feuchteschicht, werden diskutiert.

In der oberen Troposphäre und untersten Stratosphäre (OT/US) beeinflussen Aerosolpartikel im Submikrometerbereich den Strahlungshaushalt der Erde direkt und, was noch wichtiger ist, indirekt, da sie als Kondensationskern für Wolken dienen und somit die Spurengaskonzentrationen durch heterogene chemische Prozesse ändern können. Seit 1997 gibt es regelmäßige in situ Messungen der OT/US Partikel durch das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig, Deutschland. Diese Messungen werden an Bord eines Passagierflugzeugs mit dem weltweit einzigartigen IAGOS-CARIBIC Messcontainer durchgeführt (www.iagos.org/iagos-caribic). In der vorliegenden Arbeit wurden die Partikelanzahlkonzentration und die Partikelgrößenverteilung im Submikrometerbereich der vergangenen Jahre ausgewertet. Dafür wurden die Daten von drei Kondensationspartikelzählern (CPC, Condensation Particle Counter) und einem optischen Partikelgrößenspektrometer (OPSS, Optical Particle Size Spectrometer) verwendet. Zunächst wurde im Labor eine umfangreiche Charakterisierung des IAGOS-CARIBIC OPSS hinsichtlich der Zähleffizienz durchgeführt. Weiterhin wurde eine Kalibrierung mit Polystyrol-Latex im geräterelevanten Bereich von 140 nm bis 1050 nm vorgenommen und daraus mit Hilfe der Mie-Streuung eine Funktion zur Datenauswertung für die OT/US entwickelt. Die statistische Analyse der IAGOS-CARIBIC OPSS und CPC Daten gibt einen guten Überblick über die in der OT/US vorkommenden Partikelanzahlkonzentrationen und stellt sicher, dass ein statistisch fundierter Datensatz für die Analyse zur Verfügung steht. Auf dieser Grundlage wurde zum ersten Mal eine detaillierte Analyse der raumzeitlichen Verteilung der Aitkenmode- und Akkumulationsmode-Partikelanzahlgrößenverteilung in der OT/US vorgenommen. Diese Analyse beinhaltet Weltkarten mit Medianwerten, Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen für spezielle Flugrouten und Partikelgrößenverteilungen entlang der Längengrade. Außerdem wurden die Partikelanzahlkonzentrationen zum ersten Mal mit dem globalen Klimamodell ECHAM-HAM verglichen. Dabei ergab sich, dass die Partikelanzahlkonzentration hauptsächlich von großräumigen Strömungsverhältnissen beeinflusst wird, was im Großen und Ganzen gut vom Modell wiedergegeben wird. Für die einzelnen Jahreszeiten wurden mit Hilfe der potentiellen Temperatur und äquivalenten Breitengrade die vertikalen Profile ausgewertet. Für die Analyse in Bezug auf die Aerosol-Mikrophysik und den Transport durch die Tropopause wurden auch die in IAGOS-CARIBIC gemessenen Spurengase, wie z.B. Ozon und Wasserdampf, hinzugezogen. Die Auswertung zeigt ebenfalls deutlich den Einfluss von Wolken in der oberen Troposphäre und verschiedene Austauschprozesse zwischen der Stratosphäre und Troposphäre. Außerdem wurde der Einfluss verschiedener Austauschprozesse auf die Partikelanzahlkonzentration untersucht: die Brewer-Dobson Zirkulation, warm conveyor belts, Isentropentransport und der Transport durch tropische, hochreichende konvektive Bewölkung. In der Vergangenheit wurde diese Analyse nur für atmosphärische Spurengase durchgeführt, und nun zum ersten Mal auch für Aerosolpartikel. Die hier präsentierten Ergebnisse zeigen eine umfangreiche Charakterisierung der Aitken- und Akkumulationsmode-Partikelanzahlkonzentration in der OT/US und den Einfluss von Austauschprozessen der Stratosphäre und Troposphäre auf die Partikel. Die Auswertungen tragen maßgeblich zum Verständnis und zur Vorhersage der Partikelanzahlkonzentration in Klimamodellen und damit schlussendlich zur Berechnung des Strahlungshaushalts der Erde und dessen zeitlicher Veränderung bei. / Submicrometer aerosol particles in the upper troposphere and lowermost stratosphere (UT/LMS) influence the Earth's radiation budget directly and, more important, indirectly, by acting as cloud condensation nuclei and by changing trace gas concentrations through heterogeneous chemical processes. Since 1997, regular in situ measurements of UT/LMS particles have been conducted by the Leibniz Institute for Tropospheric Research, Leipzig, Germany, using the world-wide unique IAGOS-CARIBIC observatory (www.iagos.org/iagos-caribic) onboard a passenger aircraft. In this thesis, UT/LMS aerosol particle number concentrations and the submicrometer aerosol particle size distribution as measured by three condensation particle counters (CPCs) and one Optical Particle Size Spectrometer (OPSS) are discussed. Before analyzing the measurement data from the UT/LMS region a throughout characterization of the IAGOS-CARIBIC OPSS with respect to the counting efficiency was carried out in the laboratory for the OPSS-relevant particle size range of 140 nm to 1040 nm diameter. After calibration with polystyrene latex (PSL) particles a theoretical response function, representative for the UT/LMS, was calculated with Mie theory to ensure a correct data analysis. The statistical analysis of the IAGOS-CARIBIC OPSS and CPC data gives a good overview of existing particle number concentrations in the UT/LMS and ensures a statistically sound data analysis. On this basis a detailed characterization of the spatio-temporal distribution of Aitken and accumulation mode particle number concentrations in the UT/LMS was carried out for the first time. This analysis includes global maps with median values, probability density functions for specific flight routes, and longitudinal distributions of the particle size distribution. Also a first comparison with the global climate model ECHAM-HAM was conducted. The analysis showed that the aerosol distributions are mainly influenced by large-scale circulation patterns which were, in gererel terms, well reflected by the global climate model. Moreover, seasonal vertical cross-sections for particle number concentrations, the potential temperature, and the equivalent latitude were generated. The results are interpreted with respect to aerosol microphysics and cross-tropopause transport using IAGOS-CARIBIC trace gases like ozone and water vapor. The influence of clouds in the troposphere and the different stratosphere-troposphere exchange processes are clearly visible. Furthermore, the influence of the major transport processes into the UT/LMS region on the aerosol particle number concentrations was investigated: the Brewer-Dobson circulation, warm conveyor belts, isentropic transport, and tropical deep convective cloud outflow. In the past this was done only for atmospheric trace gases, but now for the first time for aerosol particles. The findings presented in this study represent a comprehensive characterization of the Aitken and accumulation mode particle number concentration in the UT/LMS and the influence of stratospheric-tropospheric exchange processes on these particles. These findings may help to evaluate and improve predictions of particle number concentrations by climate models and finally the calculation of the Earth's radiation budget and its change over the years.

The setup of a 1D – Hydraulic Model based on available data shall support the development of the distributed catchment model for mountainous catchments in the Batinah Region (Sultanate of Oman). The main task of this study project is Model setup for Al-Awabi watershed area: This comprises calculation of sub watersheds and channel network using ArcGIS for a selected watershed based on ASTER-DEM (27X27m); derivation of cross-section at decisive stations of the longitudinal sections based on ASTER-DEM (27x27m), satellite images and Russian topographic maps; and Setup of 1D-hydraulic model i.e. MIKE 11 HD. This study is conducted at the mountainous catchment part of Batinah Region of the Sultanate of Oman called Al-Awabi watershed which is about 260km2 in area; four sub-watersheds in the Al-Awabi watershed are selected for analyses with channel lengths of 11, 6, 4 and 7 km. Channel cross-sections are the main input to the 1D-Hydraulic Model set up of the Al-Awabi watershed. As field measurements of the Wadi channel cross-sections are labor intensive and expensive activities, availability of measured channel cross-sections is barely found in this study area region of Batinah, Oman; thereby making it difficult to set up the 1D-Hydraulic model i.e. MIKE 11 HD. Hence, a methodology for extracting the channel cross-sections from ASTER DEM (27mX27m) and other relevant topographic maps are used in this study area. Also, observed Wadi-runoff events within the watershed were extracted so as to assess the Al-Awabi watershed. Furthermore, it had been observed that the MIKE 11 system results can provide helpful information about Flood Risk Management and should be useful in assigning priority for the development of risk area map for flood control plans and countermeasures for the settlements and inhabitants located right along the main channel within the watershed, and for that of Awabi town located just downstream of the Al-Awabi watershed outlet. But, an improved and well developed rainfall forecasting system could be worthwhile and more feasible for the flash flood routing analysis in arid areas such as this study area; hence MIKE NAM is recommendable instead of running MIKE 11 which requires discharge and/or water level as a basis for simulation of the flash flood. The performance of the calibrated 1D-Hydraulic Model i.e. MIKE 11 HD was assessed and validated to simulate the flash flood at different cross-sections of the channel reaches within the Al-Awabi watershed area. And from this study, although there are a major gap and problems in data as well as in the prevailing topography, slope and other HD parameters, it was concluded that the 1D-Hydraulic Model set up work, MIKE 11, can be applied for the Al-Awabi watershed.:Executive Summary 1 Zusammenfassung 2 1 Introduction 4 1.1 Research Objectives 4 1.2 Overview of Relevant Literature Review 4 1.2.1 Flood Routing 4 1.2.2 MIKE 11 Hydrodynamic Model 5 2 Study Area and data 5 2.1 Study area 5 2.1.1 Target Watershed Area 6 2.2 Data 8 3 Model Set up of Al-Awabi Watershed 12 3.1 Model Research Methodology 12 3.2 Discussion of Findings 12 3.2.1 Channel Geometry Realization from Google Earth and Russian Map 14 3.2.2 MIKE 11 Hydro Dynamic Modules 15 4 Discussion 17 Bibliography 19 List of Figures 20 List of Tables 20 Acknowledgments 21 / Die Entwicklung eines Einzugsgebietsmodels für die Batinah Region im Sultanate Oman soll durch den Aufbau eines eindimensionalen hydraulischen Models, basierend auf vor Ort verfügbaren Daten, unterstützt werden. Dieser Beleg fokussiert die Einrichtung eines hydraulischen Models für das Al-Awabi Einzugsgebiet. Dies umfasste zunächst die Ableitung von Teileinzugsgebieten und des Wassernetzes mithilfe von ArcGIS für die Untersuchungsregion. Grundlage bildete ein ASTER-DEM (27x27m). Desweiteren wurden Querprofile entlang des Gewässerlaufes an zuvor definierten Punkten, basierend auf ASTER-Daten, Satellitenbilder und Russischen Geländekarten, abgeleitet. Darauf folgte abschließend der Aufbau eines eindimensionalen hydraulischen Models mit MIKE 11 HD. Betrachtungsgegenstand war das bergige Einzugsgebiet Al-Awabi als Teil der Batinah Region im Sultanat Oman. Das Untersuchungsgebiet hat eine Ausdehnung von etwa 260km². Für genauere Analyse wurden vier Teileinzugsgebiete ausgewählt mit Gerinnelängen von jeweils 11, 6, 4 und 7km. Querschnittsprofile innerhalb dieser Einzugsgebiete bildeten die Informationsquelle für das Model. Da aus zeit- und arbeitstechnischen Gründen Feldmessungen im Untersuchungsgebiet zu den Profilen nicht möglich waren und auch nicht auf bereits vorhandene Messungen zurück gegriffen werden konnte, war ein Modelaufbau nicht ohne weiteres möglich. Daher wurden die benötigten Fließquerschnitten aus dem ASTER-DEM und anderen relevanten topographischen Karten abgeleitet. Ferner wurden für den Modelaufbau nur markante Durchflussereignisse verwendet, die am Pegel Al-Awabi vergezeichnet wurden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die mit MIKE 11 erzielten Ergebnisse beim Aufbau eines Hochwasserrisikomanagements Verwendung finden können. Besonders für die Ableitung von Gefahrenkarten sind diese Informationen wichtig, um beispielsweise Prioritäten in Notfallplänen festzulegen und Maßnahmenkataloge für die lokale Bevölkerung zu entwickeln. Potentiale sind in Bezug auf den Aufbau eines Vorhersagesystems zu sehen, dass geeignet für die Analyse von Sturzflut in ariden Regionen, ähnlich dem Untersuchungsgebiet, genutzt werden könnte. MIKE NAM ist geeigneter als MIKE 11 für Analysen dieser Art, benötigt aber genauere Informationen zu Durchfluss bzw. Wasserstand. Das Model wurde kalibriert und validiert um Stutzfluten an verschiedenen Querschnitten des Flussbettes zu simulieren. Obwohl große Lücken in der Datengrundlage vorlagen und Probleme bei der Definition von hydraulischen Parametern auftraten, war es möglich ein eindimensionales hydraulisches Model für das Al-Awabi Einzugsgebiet aufzubauen.:Executive Summary 1 Zusammenfassung 2 1 Introduction 4 1.1 Research Objectives 4 1.2 Overview of Relevant Literature Review 4 1.2.1 Flood Routing 4 1.2.2 MIKE 11 Hydrodynamic Model 5 2 Study Area and data 5 2.1 Study area 5 2.1.1 Target Watershed Area 6 2.2 Data 8 3 Model Set up of Al-Awabi Watershed 12 3.1 Model Research Methodology 12 3.2 Discussion of Findings 12 3.2.1 Channel Geometry Realization from Google Earth and Russian Map 14 3.2.2 MIKE 11 Hydro Dynamic Modules 15 4 Discussion 17 Bibliography 19 List of Figures 20 List of Tables 20 Acknowledgments 21

Der Seegang ist die entscheidende Ursache für küstenparallele Strömungen und damit für den Sedimenttransport im Strandbereich. Eine geeignete Größe zur Beschreibung des komplexen Seeganges ist die signifikante Wellenhöhe Hs. Es wird ein hydronumerisches Strahlenmodell vorgestellt, mit dem das von der Frequenz und der Richtung der Wellen abhängige Seegangsspektrum beim Übergang vom Tief- zum Flachwasser berechnet werden kann. Daraus wird die signifikante Wellenhöhe als integraler Parameter bestimmt. Sie wird zur quantitativen Abschätzung des Energieumsatzes bezogen auf die Küstenlänge verwendet. Die modellierten Wellenhöhen werden mit gemessenen Werten verglichen. / Thc wavemotion is the main reason for longshore current and so for transport of sedimcnt along the becach. Significant waveheight is a suitable parameler to characterize the complex wavespectrum. With the hydronumerical ray-model it is possible to compute the wavespectrum in dependence of frequency and direction of the waves during the transmission from deep water to shallow water. From the wavespectrum we wilJ calculate the significant waveheight and the energy of the waves on the heach. The computed results will be compared with the results of measurements.

A steady-state barotropic model, linearized about a GCM-derived 500 hPa basic state, is driven by a sample of \'observed\' forcing fields. lt tums out that the leading mode (LEOF) obtained from the sample of linear solutions matches weil with the leading EOF of low-frequency atmospheric variability actually occurring in the GCM. The response ofthe linear model is analysed in tenns of the singular modes of the model\''s linear operator. lt is found that about 50 percent ofthe spatial variance of the LEOF can be explained in tenns of the leading two singular modes. This finding is reflected also in the linear barotropic energy balance of the LEOF which shows that the mode is maintained through nearly equal contributions from i) the kinetic energy conversion of basic state kinetic energy (which is primarily due to the action of the singular modes) and ii) the forcing. The linear simulation of the GCM EOF fails if the linear model is linearized about a 300 hPa basic. This is explained by the fact that in this case the structure of the leading singular modes, which have a strong impact on the linear response, is much more dissimilar to the structure of the GCM EOF than in the 500 hPa case. / Ein stationäres barotropes Modell, das bezüglich eines (aus einem GCM Experiment abgeleiteten) 500 hPa Grundzustandes linearisiert ist, wird für einen Satz von 'beobachteten' Antriebsfeldern gelöst. Dabei zeigt sich, daß die führende Mode der langperiodischen atmosphärischen Variabilität (EOF) im GCM Experiment durch das lineare Modell sehr gut simuliert wird. Weiterhin stellt sich heraus, daß hierfür die Antriebsfelder und die singulären Moden des linearen Modelloperators die gleiche Bedeutung besitzen. Auf die Wichtigkeit der Anwendung des Modells bezüglich des äquivalentbarotropen Niveaus wird hingewiesen.

To model clouds in the mesoscale a 3D nonhydrostatic numerical model - GESIMA - was used, with a new cloud scheme which includes a quasispectral treatment of 6 different bulk water species ( water vapor, cloud water, rain, ice, snow, graupel) . lt allows to predict the distribution parameters since the number concentration and the mass mixing ratio were prognosed. So it is possible to vary the average particle masses ( diameters) in time which gives more realistic results. According to measurements two different distribution functions (log-normal for rain and cloud water and Marshall-Palmer for solid water classes) were used to describe the different water species. The cloud model is tested in a simulation of a mesoscale snowfall event over the southern Baltic Sea. / Für die mesoskalige Simulation von Wolken wurde ein nichthydrostatisches numerisches 3D-Modell - GESIMA - benutzt, in dem ein neuer Wolkenmodul mit quasispektraler Behandlung 6 verschiedener Wolkenteilchenklassen (Wasserdampf, Wolkenwasser, Regen, Eis, Schnee, Graupel) implementiert wurde. Es erlaubt die Vorhersage der Verteilungsparameter, da sowohl die Teilchenzahlkonzentration als auch das Massenmischungsverhältnis prognostiziert werden. Damit ist es möglich auch die mittlere Masse (Durchmesser) einer Teilchensorte zeitlich zu variieren, was zu realistischeren Resultaten führt. In Übereinstimmung mit Messungen wurden 2 verschiedene Verteilungsfunktionen zur Beschreibung für die verschiedenen Teilchenklassen (log-normal für Wolkenwasser und Regen und Marshall-Palmer für Schnee und Graupel) benutzt. Das Wolkenmodell wurde in einer Simulation eines mesoskaligen Schneefallereignisses über der südwestlichen Ostsee getestet.

Numerische Experimente wurden durchgeführt, um den Einfluß von Gittermaschenweite und subskaliger Heterogenität auf die Vorhersage der am Wasserkreislauf beteiligten Größen zu untersuchen. Die Modellergebnisse zeigen, daß die Evapotranspiration, Bewölkung und der Niederschlag von der Gittermaschenweite und der Heterogenität beeinflußt werden. Es zeigte sich, daß bei Verwendung gröberer Maschenweiten unter Einbezug der verschiedenen Landnutzungstypen innerhalb der Gittermasche die Obertlächenprozesse und Phänomene (z.B. Wärmeinseleffekt) realistischer beschrieben werden, als wenn nur ein Landnutzungstyp für das gesamte Gitterelement angenommen wird. / Numerical experiments were performed to investigate the influence of grid resolution and subgrid heterogeneity on the prediction of the quantities of the water cycle. The results were compared with each other and with those provided by a simulation using the same surface parameterization scheme but taking subgrid scale surface heterogeneity into account. The model results substantiate that the evapotranspiration, cloudiness and precipitation are affected by the grid resolution and the heterogeneity. lt was found that increasing the grid size but including the heterogeneity describes more realistically the surface processes and phenomena (e.g„ heat island effect) than assuming one land use type for the whole grid element.

Der Einfluß der Turbulenzstruktur rotierender Aufwinde auf die räumliche Schadstoff verteilung in der konvektiven atmosphärischen Grenzschicht über Land wurde untersucht. Für die Simulation der Aufwinde wurde ein dreidimensionales nicht-hydrostatisches Gitterpunktsmodell verwendet. Die Simulationsergebnisse, die mit verschiedenen Turbulenzparametrisierungen erzielt wurden, zeigen, daß organisierte subskalige Turbulenz zu Änderungen der skaligen Schadstoffverteilungen führen kann. Die Energie- und Helizitätsflüsse zwischen skaligem und subskaligem Regime bei der jeweiligen Turbulenzparametrisierung werden verglichen und die Konsequenzen für die Naßphasenchemie werden diskutiert. / The influence of the turbulence structure of rotating thermals on the spatial pollutant distributions in the convective boundary layer over land was examined. For the simulation of thermals, a threedimensional non-hydrostatic grid point model was used. Simulation results found with different turbulence parametrisations indicate that organized subgrid scale turbulence may lead to alterations of the resolved pollutant distributions. Energy and helicity fluxes between the resolved and subgridscale regime of each turbulence parametrization are compared and the consequences on wet phase chemistry are discussed.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Simulationsmodell zur Bestimmung der Beregnungsmenge vorgestellt, um das Absinken der Temperatur unter 0°C eines mit einer Plastikfolie abgedeckten Bodens möglichst zu verhindern. Es wurden numerische Berechnungen für den nackten Boden und für den mit Folie abgedeckten Boden mit und ohne gleichzeitiger Frostschutzberegnung durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen z.B., daß die Bodenoberflächentemperatur bei einer Beregnung von nur 75% der Sollvorgabe relativ stark absinkt. Dieses liegt an der relativ großen Gefrierwärme von Wasser. Ein nur mit Folie abgedeckter Boden schützt nur in den wenigsten Fällen vor Bodenfrost. Die Simulationsergebnisse stimmen gut mit den gemessenen überein. / A model to determine the minimum amount of water required to hold the soil temperature above 0°C under a plastic mulch is presented. Numerical experiments with and without consideration of the mulch foil, with and without sprinkling of the mulch foil were performed. The results substantiate that sprinkling par example at 75% of the usual used rate of water is sufficient to avoid that the soil temperature falls below 0°C because of the relative big freezing energy of water and that mulching alone cannot prevent the soil temperature from decreasing below that value. The model results are in good agreement with observations.