Entwicklung und Anwendung diagnostischer Modelle der atmosphaerischen Grenzschicht zur Bestimmung der trockenen Deposition von Spurengasen ueber ebenem und komplexem Terrain Abschlussbericht

Die trockene Deposition von Ozon und reaktiven Stickstoffverbindungen wie NO, NO_2, HNO_3, NH_3 und NH_4NO_3 wurde mit Hilfe von numerischen Verfahren untersucht, die im Rahmen des EUROTRAC-Subprojekts BIATEX entwickelt wurden. Diese Verfahren basieren auf den allgemein akzeptierten mikrometeorologischen Prinzipien des Transfers von Impuls, sensibler Waerme und Materie in der bodennahen Luftschicht, wobei chemische Reaktionen zwischen den hier betrachteten atmosphaerischen Spurenstoffen einbezogen werden. Die Parametrisierung der Fluesse im Bereich vollausgepraegter Turbulenz beruht auf einer Schliessung erster Ordnung. Die Stoffaufnahme durch Vegetation und Erdboden wurde mit einem Transferschema fuer das System Erdboden-Vegetation-Atmosphaere ermittelt. Da im Falle von HNO_3 und NH_3 der Widerstand, den das System Vegetation-Erdboden der Stoffaufnahme entgegensetzt, anscheinend von geringer Bedeutung ist, wurden Parametrisierungsansaetze fuer den wichtigeren Transferwiderstand der viskosen Unterschicht ausfuehrlich diskutiert und bewertet. Die Modellergebnisse zeigen, dass der atmosphaerische Eintrag durch trockene Deposition nicht nur durch mikrometeorologische und pflanzenphysiologische Parameter, sondern auch sehr stark durch chemische Reaktionen beeinflusst wird. In den meisten Faellen sind die Fluesse der hier betrachteten Spurenstoffe sehr stark hoehenabhaengig, wobei sogar Richtungsaenderungen (Vorzeichenwechsel) auftreten koennen. Diese Fluesse unterscheiden sich erheblich von denen, die mit der 'constant flux'-Approximation hergeleitet wurden, manchmal bis zu mehreren Hundertprozent. Folglich scheint die auf der 'constant flux'-Approximation beruhende Fluss-Widerstandsanalogie zur Bestimmung von Depositionsfluessen und -geschwindigkeiten von Ozon und reaktiven Stickstoffverbindungen ungeeignet zu sein. (orig.)Dry deposition of ozone and reactive nitrogen compounds, such as NO, NO_2, HNO_3, NH_3, and NH_4NO_3, was examined in context of numerical methods which were developed within the framework of the EUROTRAC subproject BIATEX. These methods are based on the generally accepted micrometeorological ideas of the transfer of momentum, sensible heat, and matter near the earth's surface, where chemical reactions among these trace species are taken into consideration. The fluxes in the turbulent region of the atmospheric surface layer are parameterized by first-order closure prinicples. The uptake processes by vegetation and the soil were determined by a soil/vegetation/atmosphere/transfer scheme. Since in the case of HNO_3 and NH_3 the resistance of the system vegetation - soil against uptake of matter seems to be of minor importance, parameterization approaches for the more important transfer resistances of the viscous sublayer were evaluated. The model results show that the dry deposition fluxes of reactive trace constituents are not only influenced by micrometeorological and plant-physiological parameters, but also strongly affected by chemical reactions. In most cases, the fluxes of these trace constituents vary strongly with height and often show a change of direction. These flux results differ considerably from those derived with the constant flux approximation, sometimes of up to several hundred percent. Thus, in such cases the most widely used 'big leaf' multiple resistance approach which is based on the constant flux approximation seems to be inappropriate for deriving dry deposition fluxes and deposition velocities of ozone and reactive nitrogen compounds. (orig.)Available from TIB Hannover: F94B0474+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman