Promotie

Aspecten van Atmosferische Turbulentie gerelateerd aan Scintillometrie

Voor grootschalige weermodellen zijn het warmte- en watertransport (verdamping van water uit de grond en uit het gewas) van het aardoppervlak naar de atmosfeer van groot belang. Ook is verdamping belangrijk voor het ontstaan van mist en wolken, en in waterbudgetstudies.

Promovendus M (Miranda) Braam MSc
Promotor prof.dr. AAM (Bert) Holtslag
Copromotor dr.ir. AF (Arnold) Moene
Copromotor dr F Beyrich
Organisatie Wageningen University, Leerstoelgroep Meteorologie en luchtkwaliteit
Datum

wo 28 mei 2014

Het transport van deze oppervlaktestromen is turbulent: chaotisch. Het chaotische gedrag is bijvoorbeeld zichtbaar wanneer men kijkt naar het transport van rook. Deze oppervlaktestromen worden tegenwoordig steeds vaker gemeten met scintillometers. Scintillometers zenden een lichtbundel uit die die door een detector worden opgevangen. De lichtbundel wordt door het chaotische turbulente transport onderweg gebroken in allerlei richtingen (het schittert, scintilleert). Dit is ook te zien als op een warme dag het asfalt in de verte lijkt te ‘dansen’. Omdat de ontvangen fluctuaties in de lichtbundel worden veroorzaakt door turbulentie, kunnen scintillometers gebruikt worden om gebiedsgemiddelde oppervlaktestromen te bepalen.

Miranda Braam stelling
The quest for the universal Monin Obukhov similarity function from micro meteorological observations is like the quest for the holy grail.
Miranda Braam

Het voordeel van scintillometers is dat er gebiedsgemiddelde oppervlaktestromen mee worden bepaald. Deze zijn nodig omdat het landschap heterogeen is op de schaal die van belang is voor weermodellen en waterbeheer: van een begroeid oppervlak verdampt meer water (en wordt de lucht minder opgewarmd) dan boven een er naast liggend bebouwd gebied.

Toepassing in ochtenduren

Het nadeel van scintillometers is dat het model dat de fluctuaties in de lichtbundel koppelt aan de oppervlaktestromen eigenlijk niet geschikt is voor gebruik  boven een heterogeen gebied, en ook niet ’s ochtends wanneer het turbulente transport zwak is. Daarom werd in dit proefschrift de toepasbaarheid van het model onderzocht. Voor toepassing in de ochtenduren stelden we twee varianten op het model voor, en vonden dat beiden niet optimaal blijken te werken. We hebben de gevoeligheid van het model getest t.a.v. de meethoogte of de mate van turbulentie. Ten slotte, vergeleken we het gebiedsgemiddelde signaal van de scintillometer over heterogeen gebied met dat van een onbemand vliegtuig.

Door dit proefschrift zijn de grenzen van het model en het gebruik van scintillometers in het algemeen duidelijker afgebakend.