Die Modellierung eng begrenzter konvektiver Starkniederschlagsgebiete mit mesoskaligen numerischen Wettervorhersagemodellen ist durch die enorme Bandbreite der möglichen Zellverteilungen stets auf eine bestimmte Problemstellung beschränkt. Zahlreiche Autoren haben sich der Untersuchung superzellulärer Strukturen mithilfe idealisierter Strömungssimulationen gewidmet, um deren Entwicklung in unterschiedlichen atmosphärischen Umgebungen zu beschreiben (Atkins et al., 1999, Bluestein & Weisman, 2000, unter anderen). Im vorliegenden Artikel wird die Sensitivität der simulierten Niederschlagsintensität in Bezug auf verfügbare Labilitätsenergie, Umgebungswindverhältnisse sowie Einfluss orografischer Erhebungen näher betrachtet. Das dazu verwendete LMK mit 2:8km Gitterweite wurde ohne eine parametrisierte Behandlung der konvektiven Prozesse betrieben. Die Modellergebnisse der Simulationen mit idealisierten Eingangsbedingungen werden mit denen einer Fallstudie eines konvektiven Starkniederschlagsereignisses am 16.06.2006 in Sachsen bewertet. / Due to the huge variety of possible cell distributions, the simulation of small-scale heavy convective precipitation events using mesoscale numerical weather prediction models is limited to a certain issue of investigation. Numerous authors addressed the examination of supercellular structures by idealized ow simulations to describe their behaviour under various atmospheric conditions (Atkins et al., 1999, Bluestein & Weisman, 2000, among others). The presented paper studies the sensitivity of simulated precipitation intensity in response to the available amount of instability, environmental wind speed and -shear as well as orographic in uences. For this purpose, the LMK model with 2:8km grid spacing has been applied without a parameterized treatment of convective processes. The model results of the simulations involving idealized initial conditions are reviewed related to a case study of a severe storm event in Saxony on June, 16th 2006.

This work reports on the two-stream radiative transfer in a horizontally homogeneous turbid vegetation medium assuming bi-Lambertian leaf scattering by planar model leaves. The deduced two-stream radiative transport equations are solved analytically for various leaf architectures considering leaf normal distribution (LND) functions from purely vertical to purely horizontal leaves. These transfer models are driven by radiative energy flux densities (EFDs) incident at the top of the vegetation (TOV) and separated into their diffuse and direct fractions, used as upper boundary conditions. The radiance field is treated as approximately isotropic, but its zenithal distribution can be varied by the so-called diffusivity factor, which allows together with the incident EFDs at TOV to take the sky conditions above the canopy into account. Simulations of the canopy reflectance and transmittance are performed in the UV/VIS as function of the solar zenith angle and the ratio of the direct and diffuse sky light above the canopy representing clear and overcast sky conditions. These computations demonstrate that the radiative transfer in vegetation is significantly influenced by this ratio and the LND of the leaves. / Diese Arbeit berichtet ¨uber den Zweistrom-Strahlungstransfer eines horizontal homogenen und trüben Vegetationsmediums, wobei bi-Lambertsche Streuung an als eben betrachteten Modellblätter angenommen wird. Die abgeleiteten Zweistrom-Strahlungstransportgleichungen werden analytisch gelöst für verschiedene Blattarchitekturen, indem Blattnormalenverteilungsfunktionen (BNV) von rein vertikalen bis rein horizontale Bl¨atter ber¨ucksichtigt werden. Diese Transfermodelle werden durch Strahlungsflussdichten angetrieben, die am Oberrand der Vegetation gegeben und in deren Direkt- und Diffusanteil aufgespalten sind, wobei letztere als obere Randbedingungen fungieren. Das Strahldichtefeld wird als nahezu isotrop angenommen, jedoch kann dessen Zenitwinkelabh¨angigkeit durch den sogenannten Diffusivit¨atsfaktor variiert werden, der es zusammen mit den am Oberrand einfallenden Strahlungsflussdichten erlaubt, unterschiedliche Bedingungen f¨ur das atmosph ¨arische Himmelslicht zu ber¨ucksichtigen. Es wurden Simulationen der Reflektanz und Transmittanz des Gesamtmediums im UV/VIS als Funktion des Sonnenzenitwinkels sowie des Verh¨altnisses des Direkt- und Diffuslichts durchgef¨uhrt, stellvertretend f¨ur klare Tage und bew¨olkte Situationen. Diese Berechnungen zeigen, dass der Strahlungstransfer in Vegetation deutlich von diesem Verh¨altnis sowie von der BNV der Bl¨atter abh¨angt.

Das Verfahren der akustischen Laufzeittomographie ermöglicht es, flächengemittelte Temperaturverteilungen zu rekonstruieren. Zur Ableitung der gesuchten Temperaturwerte aus den Informationen, die entlang bekannter Ausbreitungswege akustischer Signale durch ein Untersuchungsvolumen gewonnen werden, existieren zahlreiche Invertierungsverfahren. Mit Sensitivitätsstudien sowohl synthetisch erzeugter als auch experimenteller Datenreihen wurden die erhaltenen Rekonstruktionsergebnisse mittels Matrixinversion,iterativer algebraischer Rekonstruktionstechniken und stochastischer Inversion bezüglich ihrer Auflösung und Genauigkeit beurteilt. Letztere zeichneten sich besonders durch ihre hoch auflösbaren und exakt rekonstruierten Verteilungen aus, wobei die relativ langen Rechenzeiten dieser Methode für Echtzeit-Auswertungen realer Messkampagnen eher nachteilig sind. Dies stellt jedoch einen Vorteil der anderen getesteten Invertierungsverfahren dar. / Acoustic travel-time tomography allows to reconstruct area average temperature distributions. However, to calculate meteorological fields from the information gained by acoustic signals along different paths through a distinct volume several inversion methods can be chosen. Using sensitivity tests of both synthetically generated and experimental data, the reconstruction results obtained with the help of the matrix inverse, iterative algebraic reconstruction techniques, and the stochastic inverse were estimated concerning resolution and accuracy. The latter was characterized by the consistent reconstruction of high resolved and accurate temperature fields. Nevertheless, the relatively long computing time of this method is quite unfavourable for field studies. The other available inversion methods allow the data to be analysed in real time.

Das Schallstrahlenmodell SMART (Sound Propagation Model for the Atmosphere using Ray Tracing) simuliert die Schallausbreitung in der Atmosphäre unter der Berücksichtigung der Einflüsse einer frequenzabhängigen Schallabsorption in der Luft, eines frequenzabhängigen Bodeneinflusses sowie der Refraktion auf Grund vertikaler Gradienten im Wind- und Temperaturfeld. Die Berechnungsgrundlage für das Strahlenmodell SMART bilden dabei synthetische Temperatur- und Windprofile, welche mit dem atmosphärischen Grenzschichtmodell HIRVAC gewonnen worden. Grundlage für diese Erörterungen ist eine für das Landesamt für Natur Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein Westfalen (LANUV NRW) durchgeführte Studie in der das Schallausbreitungsverhalten in Abhängigkeit von der Jahreszeit sowie bei verschiedenen Quellhöhen bis 140 m untersucht worden ist. Es zeigten sich große Unterschiede zwischen dem Ausbreitungsverhalten ausgehend von einer hohen Quellhöhe im Vergleich zu einer bodennahen Schallausbreitung. Ebenso konnten Unterschiede bei einer tages- bzw. jahreszeitlichen Betrachtung festgestellt werden. / The sound propagation model SMART (Sound Propagation Model for the Atmosphere using Ray Tracing) simulates the sound propagation in a stratified atmosphere. It considers frequency-dependent absorption of sound in air, frequency-dependent influence of ground on absorption as well as refraction due to vertical gradients of wind and temperature. Based on simulated profiles of wind and temperature, which have been calculated by the atmospheric boundary layer model HIRVAC, sound level attenuation values are estimated using SMART. This discussion based on a study, carried out for the Landesamt für Natur Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein Westfalen (LANUV NRW), Germany. In this study, the dependence of sound propagation on seasons as well as on different source heights has been determined. The results show great differences between the sound propagation with a source at ground and different source heights above ground. Furthermore, daily and seasonaldifferences could be established.

A micrometeorological field experiment within the scope of the STINHO-project (STructure of turbulent transport under INHOmogeneous conditions) was performed at the boundary layer research field of the Lindenberg Meteorological Observatory in the summer of 2002 to investigate the interaction of an inhomogeneously heated surface with the turbulent atmosphere. The data of this field experiment (STINHO-II, July 2002, RAABE ET AL., 2005) were used to initialize a large-eddy simulation model that has been adjusted to the area under investigation. The accuracy of the calculations is supported using analytical models. The LES initialization conditions are adapted to reach an agreement between observed as well as calculated parameters, e.g. the increase of the near surface air temperature or the time dependent rise of the height of the convective boundary layer (CBL) in the first hour after sun rise. A direct comparison between observed and calculated parameters of the CBL-development is possible for averaged data. The detailed spatial and temporal structure of the investigated morning heating process can only be compared using statistical parameter. / Im Rahmen des STINHO Projektes (Struktur des turbulenten Transportes über inhomogener Unterlage) wurde im Sommer 2002 auf dem Gelände des Grenzschichtmessfeldes des Meteorologischen Observatoriums Lindenberg ein mikrometeorologisches Feldexperiment durchgeführt, um die Wechselwirkung einer sich heterogen erwärmenden Erdoberfläche mit der turbulenten Atmosphäre zu untersuchen. Die Daten aus einem Experiment (STINHO-II, Juli 2002, RAABE ET AL., 2005) werden zur Initialisierung eines an die Bedingungen des Untersuchungsgebietes angepassten Large-Eddy Simulationsmodells verwendet und mit Beobachtungsdaten verglichen. Die Effizienz der numerischen Simulationen wird durch die Verwendung eines analytischen Modells unterstützt, um eine Konsistenz zwischen Initialisierungsbedingungen und den beobachteten als auch den berechneten Parametern (bodennaher Lufttemperaturanstieg oder die Zunahme der Höhe der konvektiven Grenzschicht) in der ersten Stunde nach Sonnenaufgang herzustellen. Ein Vergleich zwischen beobachteten und berechneten Parametern der konvektiven Grenzschichtentwicklung ist nur für gemittelte Daten möglich. Die räumliche und zeitliche Darstellung der Struktur eines solchen Erwärmungsprozesses kann nur geprüft werden, indem statistische Parameter verwendet werden.

The state and variability of the thermosphere/ionosphere system can be described by the total electron content (TEC). The solar forcing through ionisation is dominant. But there are transport processes of the ionized plasma through thermospheric wind systems which cause anomalies in the behaviour of the electron density. An important question in this context is, whether signals of planetary waves (PW) from middle atmosphere may be detected in ionospheric disturbances of the total electron content. A direct penetration of PW into the thermosphere is not possible, but indirect mechanism of modulation of solar tides are not debarred. Thus, the analysis of hemispheric TEC-maps in combination to stratospheric reanalysis data and other atmospheric measurements may help to investigate the problem of vertical coupling. This study presents signatures of winter stratospheric planetary waves visible in the ionospheric TEC. The westward propagating component having zonal wavenumber 1 reveals a correspondence between the stratosphere and ionosphere for periods of quasi 16-, 7- and 4-days close to the atmospheric normal modes. / Der Zustand und die Variabilität des Systems der Thermosphäre/Ionosphäre lassen sich durch den totalen Elektronengehalt (TEC) beschrieben. Wenn gleich der solare Antrieb durch Ionisation überwiegt, gibt es Transportprozesse des ionisierten Plasma durch thermospherische Windsysteme, welche Anomalien in der Elektronendichte verursachen. Eine in diesem Zusammenhang wichtige Frage ist, ob sich Signale planetarer Wellen der mittleren Atmosphäre in ionosphärischen Störungen im Gesamtelektronengehalt finden lassen. Eine direkte Ausbreitung planetarer Wellen (PW) in die Thermosphäre ist nicht möglich, aber indirekte Mechanismen wie die Modulation durch solare Gezeiten werden nicht ausgeschlossen. Deshalb werden hier Analysen von hemisphärischen TEC-Karten in Kombination mit stratosphärischen Reanalyse-Daten und anderen atmospherischen Messungen durchgeführt, um das Problem der vertikalen Koppelung zu untersuchen. Diese Studie hier zeigt, dass sich Signaturen von stratosphärischer planetarer Wellenaktivität im Winter auch im ionosphärischen TEC abbilden. Die westwärtswandernde Komponente mit Wellenzahl 1 zeigt offenbar eine gute Übereinstimmung zwischen der Stratosphäre und Ionsphäre mit Perioden von quasi 16-, 7-, 4-Tagen, welche nahe denjenigen der atmosphärischen Normalmoden liegen.

We present measurements of sporadic E (Es) layer occurrence frequency from FORMOSAT-3/COSMIC GPS radio occultation measurements at 50°-55°N and compare these with zonal wind shears measured by meteor radar at Collm. Both parameters are, on a diurnal time scale, dominated by a semidiurnal oscillation. According to theory, maximum Es occurrence is expected when the zonal wind shear is negative. This is confirmed by our measurements and analyses. / Es werden Messungen sporadischer E-Schichten (Es) mit Hilfe von FORMOSAT- 3/COSMIC GPS-Radiookkultationsmessungen bei 50°-55°N vorgestellt und mit Analysen des zonalen Windes aus Meteorradarmessungen verglichen. Auf einer Zeitskala bis zu einem Tag ist eine halbtägige Komponente das dominierende Muster. Nach allgemein anerkannter Theorie sollten sporadische E-Schichten bevorzugt bei negativer Scherung des Zonalwindes auftreten. Die hier gezeigten Analysen bestätigen dies.

Results of mesosphere/lower thermosphere wind measurements over Collm in 2007, carried out with a meteor radar (MR) and the LF D1 method in 2007 are presented. The seasonal cycles of wind parameters are in qualitative agreement with other years, but strong southward winds are noted in the first half of the year. The tidal amplitudes are lower than on a long-term average. Trend analyses of the LF winds show an increase of the zonal prevailing wind throughout the year, a decrease of the meridional Brewer-Dobson-circulation, and a tendency of the semidiurnal tidal phases towards later times, possible in connection with middle atmosphere cooling. However, these trends seem to decrease in recent years. The LF winds are in good agreement with modern empirical models, partly owing to the fact that these models base on LF and similar wind measurements. MR winds are usually stronger, which is especially the case with the semidiurnal tide. / Es werden die Ergebnisse von Meteorradar- und LF D1-Windmessungen im Mesopausenbereich über Collm im Jahre 2007 vorgestellt. Der Jahresgang der Windparameter ist in qualitativer Übereinstimmung mit denjenigen anderer Jahre, aber deutliche nach Süden gerichtete Winde werden in der ersten Hälfte des Jahres festgestellt. Trendanalysen der Windparameter zeigen eine Zunahme des Zonalwindes, eine Abnahme des Meridionalwindes, und eine Tendenz zur Verschiebung der halbtägigen Gezeiten zu späteren Zeitpunkten, was in Übereinstimmung mit einer Abkühlung der Atmosphäre ist. Diese Trends weisen in den letzten Jahren jedoch eine Tendenz zur Verringerung auf. Die mit der LF D1-Methode gemessenen Winde sind in guter Übereinstimmung mit empirischen Modellen, was jedoch zum Teil darauf zurück zu führen ist, dass diese Modelle auch auf Collmer Daten beruhen. Meteorradars messen im Allgemeinen stärkere Winde, dies zeigt sich vor allem bei den halbtägigen Gezeiten.

Schwerewellen transportieren Energie und Impuls aus den unteren in die oberen Atmosphärenschichten. Impulsflüsse und ihre Divergenz beschreiben dabei die Kopplung der Wellen mit der mittleren Zirkulation. Mit einer Methode von Hocking (2005) können Varianzen und Schwerewellenimpulsflüsse in der Mesosphäre / unteren Thermosphäre mit einem All-Sky Interferometric (SKiYMET) Meteorradar bestimmt werden. Diese Methode wurde auf die Datensätze des Meteorradars in Collm (51.3°N,13.0°E) angewandt. Erste Ergebnisse für die Varianzen und Impulsflüsse sowie speziell für die Höhenprofile des vertikalen Flusses zonalen Impulses im Jahresgang und die Untersuchung dessen auf periodische Schwankungen werden hier vorgestellt. / Gravity waves transport energy and momentum from the lower to the upper atmosphere. Momentum fluxes and their divergence describe the coupling of the waves with the background circulation. By using a method presented by Hocking (2005), wind variances and gravity wave momentum fluxes in the mesosphere/lower thermosphere can be determined with an all-sky interferometric (SKiYMET) meteor radar. This method has been applied to the data sets of the meteor radar at Collm (51.3°N,13.0°E). First results for the variances and momentum fluxes as well as for the height profiles of the vertical flux of zonal momentum, its seasonal cycle and periodic variations are presented.

The aim of the study is to compare planetary wave characteristics derived from NCEP/NCAR reanalysis data with Collm wind observations and validate solar activity influence. Vacillations of the SPW 1 amplitude and 5-,10-, 16-day atmospheric modes calculated from NCEP/NCAR reanalysis data and wind variations processed from Collm LF mesopause wind measurements since the 1980s are compared. Similarity of decadal variations of the SPW amplitude vacillations and meridional wind from Collm data is visible for the period 1980-1995. Comparison of the 5-,10-, 16-day atmospheric modes with 2-7, 7-12, 12-30 day period Collm wind variation data do not show clear correspondence for period 1980 - 2005. Correlations between vacillation amplitudes with sunspots numbers and the stratospheric QBO of different phases are presented also. / Die Charakteristik planetarer Wellen, analysiert auf der Basis von NCEP/NCAR-Reanalysen, wird mit Windmessungen von der Außenstelle Collm verglichen, und auf den Einfluss solarer Variationen und der stratosphärischen QBO untersucht. Wir verwenden Schwankungen der stationären planetaren Welle 1, sowie Analysen der 5-, 10- und 16-Tage Welle. Die Variabilität der stationären Welle 1 und diejenige der Windvariationen am Collm stimmt auf der dekadischen Zeitskala überein, jedoch spiegelt sich die Variabilität der Normalmoden (5-, 10-, 16-Tage-Welle) nicht in der entsprechenden Variabilität der Collmer Messdaten wider.