Beeinflusst die Topographie atmosphärische Turbulenzen?

Atmosphärische Turbulenzen

Wirbelartige Windbewegungen, Turbulenzen genannt, treten häufig in den untersten 100 m der Atmosphäre auf. Hier spielen sie eine wichtige Rolle beim Transport von Energie, Gasen und Partikeln von der Landoberfläche weg und zur Landoberfläche hin. Dementsprechend ist dieser Austausch entscheidend für die Wechselwirkung zwischen der Atmosphäre und der Biosphäre. Dazu gehören Prozesse wie:

  • Transport von latenter Wärme (Energie)
  • Transport von lokalen Methanemissionen (Gase)
  • Aufstieg der vom Wald produzierten Pollen in die Atmosphäre, wo sie als Kondensationskerne für die Wolkenbildung (Partikel) fungieren könnten

Die Quantifizierung und Vorhersage der Energie, die zur Förderung dieser Vermischung durch atmosphärische Turbulenzen zur Verfügung steht, ist daher von entscheidender Bedeutung, um besser zu verstehen, wie stark diese Wechselwirkungen sind.

Die Rolle der Topographie

Und genau daran arbeiten Marcelo Chamecki und seine Koautoren. Marcelo Chamecki, Cleo Quaresma Dias-Júnior und mehrere Forscher des ATTO-Projekts haben bereits in den Jahren 2018 und 2019 zwei Studien über die Struktur der atmosphärischen Turbulenz veröffentlicht (wir haben darüber berichtet). Sie fanden mehrere unerwartete Ergebnisse. Nun haben sie und ihr Team diese ersten Ergebnisse detaillierter weiterverfolgt. Insbesondere untersuchten sie, wie sich eine sanfte, von dichten Wäldern bedeckte Topographie auf Turbulenzen auswirkt.

“Sanfte Topographie” bedeutet in diesem Fall etwa 50-70 Meter Höhenunterschied zwischen dem höchsten und dem tiefsten Punkt des Gebietes. Dieses Gelände ist von dichtem Regenwald bedeckt, der eine durchschnittliche Kronenhöhe von 35 Metern aufweist.

Um dies zu erreichen, verwendeten sie Beobachtungen bei Tag von zwei Feldkampagnen in Zentralamazonien sowie Computersimulationen von Turbulenzen. Bei den Feldstudien handelt es sich um die GoAmazon-Kampagne und Daten von ATTO.

Und tatsächlich stellten die Wissenschaftler fest, dass selbst die sanfte Topographie unter dem Amazonaswald die atmosphärischen Turbulenzen in den untersten 100 Metern stark beeinflusst. Das ist eine wertvolle Information. Bisher haben Studien in der Region ihre Beobachtungen auf der vereinfachten Annahme einer Windströmung über der flachen Topographie interpretiert. Wenn zukünftige Studien diesen Effekt auf die Turbulenzen berücksichtigen, werden sie wahrscheinlich in der Lage sein, die bestehenden Annahmen der anfangs erwähnten Energie-, Gas- und Pollenflüsse zu verbessern.

Licht und Schatten einer tief stehenden Sonne heben die sanfte Topographie unter dem Amazonaswald hervor, was sich auf die atmosphärischen Turbulenzen auswirkt. © Paulo Brando
Licht und Schatten einer tief stehenden Sonne heben die sanfte Topographie unter dem Amazonaswald hervor, was sich auf die atmosphärischen Turbulenzen auswirkt. © Paulo Brando

Chamecki et al. haben kürzlich die Studie “Effects of Vegetation and Topography on the Boundary Layer Structure above the Amazon Forest” Open Access im Journal of the Atmospheric Science veröffentlicht.

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