Long-period oscillations in the period range between 2-30 days, interpreted as planetary wave (PW) signatures, have been analysed using daily upper mesosphere/lower thermosphere wind measurements near 90 km over Collm (52°N, 15°E) in the time interval 1980-2005. Strong interannual and interdecadal variability of PW are found. Since the 1990s, a tendency for larger zonal amplitudes compared to meridional ones, has been observed, thus long-term trends are visible, which are positive in the zonal component, but negative in the meridional component. The change appears in a stepwise manner, so that a sudden change of the mean is visible rather than a linear trend. The behaviour of the upper middle atmosphere winds is similar to analysed wave changes in the stratosphere, indicating a coupling of the atmospheric layers through planetary waves. / Mit Hilfe von täglichen Windmessungen im Mesopausenbereich bei 90 km werden langperiodische Schwankungen im Zeitbereich von 2-30 Tagen untersucht, die als das Signal planetarer Wellen gelten. Im Zeitraum 1980-2005 werden deutliche Schwankungen von Jahr zu Jahr als auch langfristige Trends gefunden. Einer Zunahme der zonalen Komponente der Schwankungen seit 1990 steht eine Abnahme der meridionalen Komponente gegenüber. Diese Änderung erfolgt in rascher Form, so dass sich die Änderung der Zirkulation im Mesopausenbereich als klimatische Verschiebung, und weniger als Trend darstellt. Das Verhalten der Dynamik im Mesopausenbereich korrespondiert mit möglichen Änderungen klimatischer Parameter in anderen Schichten der Atmosphäre und weist auf eine Kopplung atmosphärischer Schichten untereinander hin.

Der mittlere Wind in der atmospärischen Grenzschicht über den deutschen Nord- und Ostseegebieten unterscheidet sich gegenüber Landflächen durch höhere Windgeschwindigkeiten, eine stärkere Zunahme mit der Höhe und schwache Tages- sowie ausgeprägte Jahresgänge der Windgeschwindigkeit in Bodennähe. Neben diesen Vorteilen ergeben sich auch Nachteile im Hinblick auf die Windenergienutzung offshore. Das betrifft die Anforderungen an die Technik der Windstromerzeugung sowie wie die Messung und Prognose der relevanten meteorologischen Parameter. Nach Abschätzungen möglicher Flächen für die Windnutzung offshore und anlagentechnischer Möglichkeiten ist von einem enormen technischen Angebotspotenzial an Elektroenergie auszugehen, dem jedoch auch Beschränkungen seitens der Netzstruktur und Nachfrage entgegenstehen. Um das große Potenzial zur Stromerzeugung und Umweltentlastung nutzen zu können, sollte die Entwicklung in den kommenden Jahren im Bereich Windprognose, Anlagenbau, Regelungstechnik und Energiespeicherung zu weiteren Verbesserungen führen. / The averaged wind in the Planetary Boundary Layer over the german North Sea and Baltic Sea areas shows some differences to the wind over land areas. There are higher wind speeds, a stronger increasing with height and slight daily and more distinctive annual variations of the near surface winds. Thats why the utilization of wind energy offshore has advantages. But also exists certain drawbacks in reference to technical requirements and the measurement and prediction of meteorological parameters. Estimations of suitable areas and technical prospects indicate a large technical offer potential of electric energy offshore, though additional restrictions must be considered. To make this potential of electric energy and environmental protection usable todays knowledge of systems and control engineering, energy storage and wind prediction should be improved in the coming years.

In recent years, especially in the crowded city-centers where land prizes have become extremely high, tall buildings with more than 30 floors have started to be designed and constructed in Turkey. On the other hand, the technical improvements have provided the opportunity of design and construction of more slender structures which are influenced by the wind actions more. If the building is flexible, wind can interact with it so the wind induced oscillations can be significantly magnified. In order to analyze the response of such buildings under wind effects, wind tunnel tests are accepted to be the most powerful tool all over the world. In this study, a series of tests were performed in Ankara Wind Tunnel on a model building in the shape of a rectangular prism. For the similitude of flow conditions, passive devices were designed. The response of the model building was measured through a high frequency base balance which was designed specifically for this case study. Through the tests, the effects of turbulence intensity, vortex shedding and wind angle of attack on the response of the building were questioned. Finally, the results were compared with the results of various technical specifications about wind.

Ausgangspunkt für die Berechnung klimatologisch gemittelter Windgeschwindigkeiten ist die mesoskalige Simulation atmosphärischer Strömungsereignisse, die von der geostrophischen Windgeschwindigkeit gesteuert werden. Der geostrophische Wind wird in 8 Richtungssektoren und Betragsklassen zu je 5m/s eingeteilt, so daß für jeden Sektor bis zu 7 Simulationen auszuführen waren. Die Simulationen wurden mit dem nicht-hydrostatischen Modell GESIMA für eine adiabatisch geschichtete Atmosphäre durchgeführt. Die statistische Mittelung der berechneten Werte erfolgte mit Hilfe einer 10-jährigen Häufigkeitsverteilung des 850hPa-Windes der Radiosondenmessungen von Prag. Ein Vergleich mit den Beobachtungswerten einiger Bodenstationen ergibt Abweichungen bis zu lm/s über höheren Bergen. / Starting from the classification of the geostrophic wind into 8 sectors each of them splitted up into 7 classes by 5m/s, simulations with the non-hydrostatic mesoscale atmospheric model GESIMA were performed assuming adiabatic stratification of the atmosphere for each class. The climatologically averaged wind velocities are obtained by the folding with a ten-years frequency distribution of the geostrophic wind measured by the radio sonde station of Prague. Wind velocities observed at some surface stations indicate, that the simulated values can deviate from them by up to lm/s on high mountains.

Results of total reflection mesopause wind measurements, carried out at the Collm Observatory of the University of Leipzig in 1994 are presented with special regard to the CRISTA period in November 1994. Height-time cross-sections of the prevailing wind and the semidiumal tidal amplitude and phase show the variation of these parameters during the course of the year. In autumn and early winter oscillations of the prevailing wind with a period of about 2 - 3 weeks are found. They are partly due to an overshooting of the parameters while the circulation adjusts to its winter conditions. A comparison of the zonal prevailing wind in 1994 with the values measured since 1982 shows a solar cycle dependence. / Ergebnisse von Windmessungen in der Mesopausenregion mit Hilfe der Reflexion von Funkwellen, die am Observatorium Collm der Universität Leipzig durchgeführt wurden, werden vorgestellt, wobei besonderes Gewicht auf die Zeit der CRISTA-Satellitenmission im November 1994 gelegt wird. Höhen-Zeit-Schnitte des Grundwindes und der Amplitude des halbtägigen Gezeitenwindes zeigen die Änderung dieser Parameter im Lauf des Jahres. Im Herbst und frühen Winter werden Oszillationen mit Perioden von 2 - 3 Wochen festgestellt. Diese sind zu Teil durch ein Überschießen bedingt, daß mit der Anpassung an die Winterbedingungen zusammenhängt. Ein Vergleich des zonalen Grundwindes 1994 mit des Werten aus anderen Jahren gibt Hinweise auf eine Abhängigkeit von der solaren Aktivität.

Beobachtete und über parametns1erte Beziehungen berechnete Windreibungs-koeffizienten werden für die Zeit eines Sturms, der in der Zeit zwischen dem 08.07.96 und 11.07.96 an der Ostseeküste tobte, verglichen. Die innerhalb der ufernahen Zone aus Windprofildaten ermittelten Reibungskoeffizienten lassen sich mit weniger als 20% Fehler auch über vorliegende parametrisierten Beziehungen aus einer standardisierten Windgeschwindigkeitsmessung berechnen. / A comparison between observed and calculated wind drag coefficients were investigated during a storm with wind speeds up to 20 m/s at the Baltic Sea coast between 3th July, 1996 and 1 lth July, 1996. The drag coefficient which was determined from observed wind speeds from wind profile measurements can also be predicted on behalf of parameterised relations with a random error less then 20%.

The general circulation model COMMA-LIM solves the primitive equations on a sphere using gridpoints. The relative large interval between adjacent gridpoints (5° × 5.6° latitude versus longitude) causes an incorrect meridional temperature gradient in the coarsly resolved troposphere that leads to too weak winds there, particularly in the lower winter stratosphere above the polar region. By using the technique of nudging 11-year averaged NCEP zonal mean temperature data were assimilated into COMMA-LIM. This means that longitudinal dependent processes as calculated by the model still influence the atmosphere. The nudging method has improved not only the lower atmosphere, but also the middle atmospheric jets show a more realistic behaviour. A numerical experiment by forcing the 16-day wave was carried out in order to investigate the influence of an improved background circulation on the vertical propagation of planetary waves. / Das globale Zirkulationsmodell COMMA-LIM berechnet die primitiven Gleichungen auf einem Kugelgitter. Der relativ große Gitterabstand von 5°× 5.6° in Breite und Länge und die grobe vertikale Auflösung führen zu einem inkorrekten meridionalen Temperaturgradienten in der Troposphäre, so dass die troposphärischen Jets und der polare Winterwirbel zu schwach ausgeprägt sind. Mit Hilfe der Methode des Nudging wurden in den unteren 30 km der Atmosphäre 11-Jahres gemittelte NCEP Reanalysedaten des Temperaturfeldes assimiliert. Dabei wurde nur der zonale Mittelwert der berechneten Temperatur an die Reanalysedaten relaxiert, so dass die Antriebsterme, die von COMMA-LIM berechnet werden, erhalten bleiben. Durch diese Methode wurden Wind- und Temperaturfeld sowohl in der Troposphäre als auch in der mittleren Atmosphäre verbessert. Ein Experiment zur Ausbreitung der 16-Tage Welle wurde unter den neuen Bedingungen durchgeführt, und der Einfluß der veränderten Atmosphäre auf die vertikale Wellenausbreitung wurde untersucht.

The time-variable production of wind energy must be included into the time-variable energy consumption schemes. This interactive process depends on a precise prediction of weather conditions, particularly of the wind speed (u), and knowledge of the behavior of the consumers. Parallel to the wind speed prediction the wind energy production depends on the technical parameter of the wind turbines, e.g. characterized by a power curve . As we show here, the power curve of a wind farm, consisting of a number of wind turbines, and an individual power curve of a single wind turbine are different. To systematize the relation between wind speed and energy production the power curve is here approximated using an analytic function. This function fits in our case the predicted wind speed with the predicted or actual energy production of a wind farm. Using this function the behavior of wind farms under real operation conditions are shown. The potential of these wind farm power curves are discussed. These curves are used for the power prediction in a power forecast system based on a neural network. The neural network uses the analytic function to systematize the energy output of the wind farms under different wind field conditions. These analytic power curves are helpful tools to characterize the behavior of a wind farm in a good agreement with the measured power output. Additionally, the analysis of some wind parks shows great differences in the expected power output, depending on the wind direction, the position of each wind turbine and the location of the wind farms in their surroundings. / Die zeitlich variable Produktion von Windenergie muss in das zeitlich variable Energienutzungsverhalten integriert werden. Dieser Wechselwirkungsprozess schließt eine präzise Wettervorhersage, speziell der Windgeschwindigkeit, und die Kenntnis des Verhaltens der Konsumenten ein. Neben der Windfeldvorhersage hängt die Windenergieproduktion auch von den technischen Parametern der Windenergieanlagen ab, die durch eine Leistungskurve p(u) charakterisiert werden kann. Hier wird gezeigt, dass sich die Leistungsabgabe ganzer Windparks von denen einzelner Anlagen stark unterscheidet. Um diesen Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit und Energieproduktion zu systematisieren, werden hier die Leistungskurven durch eine analytische Funktion approximiert. Diese Funktion stellt in unserem Fall einen Zusammenhang zwischen der prognostizierten Windgeschwindigkeit und der prognostizierten bzw. tatsächlich eingetretenen Energieproduktion her. Mit dieser Funktion wird das Verhalten von Windparks unter realen Betriebsbedingungen gezeigt. Zusätzlich wird das Potenzial der Windpark-Leistungskurven diskutiert. Diese Kurven werden für die Leistungsvorhersage in einem Energieprognosesystem auf Basis eines neuronalen Netzes verwendet. Das neuronale Netz nutzt die analytische Funktion, um den Energieertrag der Windparks unter verschiedenen Windfeldbedingungen zu systematisieren. Die Analyse einiger Windparks zeigt große Unterschiede zwischen der erwarteten Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Windrichtung, von der Position jeder Windkraftanlage und der Lage des Windparks in seiner Umgebung.

Seit August 2004 wird am geophysikalischen Observatorium Collm (51.3° N, 13° E) ein SKiYMET Meteor-Radar betrieben. Dieses liefert seitdem kontinuierliche Temperaturwerte und Windmessungen. Die Grundlage des Messverfahrens stellt ein stetiger Fluss von Meteoren dar, die in einer Höhe von 75-105 km verglühen. Aus den mit dem Radar bestimmten Positionen der Meteore können Temperaturen in der Mesopausenregion abgeschätzt werden. Für die Darstellung des Jahresganges wurden Tagesmittelwerte genutzt. Dabei tritt im Sommer ein Temperaturminimum mit ca. 170 K auf. Im Winter ist die Situation durch Temperaturen von 205 K und starker planetarer Wellenaktivität gekennzeichnet. Desweiteren konnte eine Klimatologie für die ganz-, halbtägigen und 8-stündigen Gezeiten erstellt werden. / Since August 2004 a SKiYMET meteor-Radar is operated at the geophysical Observatory Collm, Germany (51.3° N, 13° E). The radar provides a continuous time series of temperature and wind measurements. The bases for this method is a steady flux of meteors entering the earth’s atmosphere. In an altitude between 75-105 km they form a cylindrical plasma trail, which reflects radar signals. Hence the system can determine the positions of the meteors, which are used to estimate mesopause region temperatures. For the diagram of the seasonal change we used daily mean temperatures. The summer shows a temperature minimum with 170 K. During the Winter we observed temperatures about 205 K and a stronger planetary wave activity. Another part was the generation of a climatology for the diurnal, semidiurnal und terdiurnal tide.

In der vorliegenden Studie wird einerseits die Winderosion und der damit verbundene Sedimenttransport hinter ausgedehnten Waldgebieten, die in ihrer Zusammensetzung typisch für den Nordraum von Leipzig sind, und hinter schmalen Gehölzschutzstreifen untersucht. Als Ergebnis dieser Analyse lassen sich Empfehlungen für die günstigsten Eigenschaften von Windschutzanpflanzungen hinsichtlich einer maximalen Schutzwirkung vor Sedimenttransport ableiten. Andererseits wird die Häufigkeit möglicher erosiver Ereignisse am Beispiel einer für das Untersuchungsgebiet repräsentativen meteorologischen Station geprüft. Kritische meteorologische Randbedingungen für erosive Prozesse treten entsprechend einer statistischen Datenanalyse zweimal pro Jahr auf. / On the one hand, the wind erosion and the associated sediment transport behind extensive forest areas, which are typically for the northern area of Leipzig, and behind narrow shelterbelts were examined in this study. Recommendations for the favourable properties of such protective arrangements with reference to the maximal shelter effect against sediment transport follow from this analyses. On the other hand, the :frequency of the potential occurrence of erosion will be proofed by data of a representatively meteorological station. Critically meteorological conditions appear two times per year corresponding to the statistical analyses.