Namib Turbulence EXperiment (NamTEX)
Das Namib Turbulence EXperiment (NamTEX) war eine mikrometeorologische Kampagne, die im Februar und März 2020 in der zentralen Namib-Wüste mit internationalen Partnern durchgeführt wurde. Das Ziel war, die dreidimensionale Struktur oberflächennaher turbulenter Strömungen in der Atmosphäre zu untersuchen.
Die 3 km langen Glasfaserkabel wurden als feinmaschiges Gitter in einem 3D-Array aufgehängt und haben Lufttemperaturfluktuationen infolge der Turbulenz untersucht (Foto: R. Hilland)
In NamTEX wurde quantifiziert, wie turbulente Strukturen die raum-zeitlichen Muster der Wärmeübertragung zwischen (Unter-) Oberfläche und Atmosphäre bestimmen und beeinflussen. Ein 3-km langes Glasfaserkabel-System (Distributed Temperatur System, DTS) hat verteilte Temperaturmessungen in einem Pseudo-3D-Array in einem Bereich von 300 x 300 m ermöglicht, und vertikale Querschnitte von Lufttemperaturschwankungen gemessen. Drohnen- und bodengestützte Wärmebildkameras kartierten hochauflösende Oberflächentemperaturschwankungen innerhalb des Gebiets und erfassten den thermischen Abdruck atmosphärischer Strukturen, die für den Wärmeaustausch zwischen Boden- und Oberfläche und Atmosphäre verantwortlich sind. Hochauflösende Bodentemperatur- und Feuchtigkeitsprofile sowie Wärmestromplatten lieferten Informationen zur oberflächennahen Bodendynamik. Turbulente Flüsse wurden mit einer vertikalen Anordnung von fünf Eddykovarianz Systemen an einem 21 m hohen Turm sowie mit nebeneinander angeordneten Szintillometern über kurze und lange Strecken gemessen. Mit gleichzeitigen Messungen der Untergrund-, Oberflächen- und Lufttemperaturen versuchen wir nun in der Analyse der NamTEX Daten, die 3D-Struktur der turbulenten Strömung zu rekonstruieren und zu untersuchen, welche räumliche Kohärenz die turbulente Strömung aufweist, einige grundlegende Frage in der Mikrometeorologie.
Konzeptionelle Abbildung des Messaufbaus, welcher eine gleichzeitige Erfassung des Wärmetransportes in der Atmosphäre (blau), Temperaturschwankungen an der Oberfläche (rot) und im Bodensubstrat (braun) erfasst hat.
Auf dem grossen Mast im Zentrum des experimentellen Aufbaus wurde Wind und Turbulent direkt mit Ultraschallanemometern erfasst und die Oberflächentemperaturschwankungen mit einer Hochauflösenden Infratec-Kamera kontinuierlich gemessen (Foto: R. Hilland).
In NamTEX werden wichtige Annahmen und Vereinfachungen in der Mikrometeorologie überprüft und das Wissen über die Energie- und Stoffaustauschmechanik erweitert. Die Namib-Wüste bot uns einen idealen Ort für diese Grundlagenforschung: Homogene flache Oberflächen, keine Vegetation, wenig Feuchtigkeit und wolkenfreier Himmel erzeugen einen starken und beständigen Tagesantrieb in einem weiten Bereich von atmosphärischen Stabilitäten.
Publikationen
- Hilland RVJ, Bernhofer C, Bohmann M, Christen A, Katurji M, Maggs-Kölling G, Krauß M, Larsen JA, Marais E, Pitacco A, Schumacher B, Spirig R, Vendrame N, Vogt R, 2022: The Namib Turbulence Experiment: Investigating Surface–Atmosphere Heat Transfer in Three Dimensions. Bulletin of the American Meteorological Society, 103 (3) E741–E760.
- Hilland RVJ, Bernhofer C, Bohmann M, Christen A, Krauß M, Larsen JA, Pitacco A, Spirig R, Vendrame N, Vogt R, 2022: Namib turbulence experiment (NamTEX) data report. Professur für Umweltmeteorologie, V1 (Public), 10.6094/UNIFR/231047
Wissenschaftliche Bearbeitung
- Prof. Dr. Andreas Christen
- Rainer Hilland, M.Sc.
- May Bohmann, B.Sc.
Externe Kooperationspartner