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Parametrisierung des Auswaschens von Aerosolpartikeln durch Niederschlag
Doktorarbeit von Herrn Rayk Rinke (2008)


Zusammenfassung

Die vorliegende Dissertation liefert einen Beitrag zur genaueren Beschreibung des Auswaschens von Aerosolpartikeln infolge der Kollision der Partikel mit sedimentierenden Niederschlagstropfen im Rahmen numerischer Ausbreitungsmodelle. Studien verschiedener Autoren belegen, dass der Auswasch-
prozess in aktuellen Ausbreitungsmodellen unzureichend genau wiedergegeben wird. Die exakte physikalische Berechnung des Auswaschprozesses im Rahmen von numerischen Ausbreitungsmodellen ist bei der Betrachtung von polydispersen Aerosolpartikel- und Tropfengrößenverteilungen aufgrund der hohen Anforderungen an die Rechenleistung gegenwärtig nicht möglich.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher eine neue Parametrisierung f√ľr die Berechnung der zeitlichen √Ąnderung einer Partikelgr√∂√üenverteilung infolge des Auswaschens formuliert. Zur Formulierung der Parametrisierungsgleichungen wurde die Momente Methode verwendet, d.h. die Parametrisierungsgleichungen wurden f√ľr die zeitliche √Ąnderung der Momente einer polydispersen kontinuierlichen Partikelgr√∂√üenverteilung als Funktion der Momente abgeleitet. Ber√ľcksichtigt werden hierbei die Kollision beeinflussenden physikalischen Mechanismen Brownsche Partikelbewegung, Tr√§gheitsimpaktion, Interzeption, Thermophorese, Diffusiophorese und die Anziehung infolge elektrischer Kr√§fte.

Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Parametrisierung wurde in das regionale dreidimensionale Ausbreitungsmodell COSMO-ART implementiert. Dieses erm√∂glicht die Simulation der raum-zeitlichen Entwicklung der Partikelkonzentrationsverteilung. Mit dem so erweiterten Modellsystem wird die Wirkung des Auswaschprozesses auf die dreidimensionale Verteilung der Partikelkonzentration untersucht. Anschlie√üend werden die optischen Eigenschaften insbesondere die Extinktion an Aerosolpartikeln behandelt. Auf Basis der simulierten Verteilungen der Extinktionskoeffizienten wird unter Verwendung verschiedener Verfahren die atmosph√§rische Sichtweite bestimmt. Hier zeigt sich, dass bei der Berechnung der Sichtweite die r√§umliche Variabilit√§t des Extinktionskoeffizienten ber√ľcksichtigt werden muss. Schlie√ülich wird exemplarisch untersucht, wie sich die durch das Auswaschen reduzierte Partikelkonzentration auf die Sichtweite auswirkt.

Download: Doktorarbeit als pdf-File (8,0 MB)


 
 

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