DC ElementWertSprache
dc.contributor.advisorBöhner, Jürgen-
dc.contributor.advisorBorth, Hartmut-
dc.contributor.authorDietrich, Helge-
dc.date.accessioned2022-12-21T13:25:52Z-
dc.date.available2022-12-21T13:25:52Z-
dc.date.issued2022-
dc.identifier.urihttps://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/9971-
dc.description.abstractZiel der Arbeit war die flächenhafte und räumlich hochauflösende Schätzung der täglichen Verteilung der Lufttemperatur in 2 m ü. Gr. (50 x 50 m; Tagesmittel-, Tagesminimum- und Tagesmaximumtemperaturen) im südwestlichen Baden-Württemberg (Schwarzwald, Baarsenke, Schwäbische Alb) in Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen und der unterschiedlichen Geländebeschaffenheit. Im Rahmen eines empirisch-statistischen Downscalingansatzes (ESD) unter Anwendung von Regressionsverfahren wurden komplexe Reliefeigenschaften und ausgewählte atmosphärische ERA-Interim-Prädiktoren mit topoklimatischen Beobachtungen in Beziehung gesetzt. Die verwendeten Verfahren umfassten einfach lineare Regression, multiple schrittweise lineare Regression sowie nicht lineare polynomische Trends. Die topoklimatischen Beobachtungen beruhten auf zwei Geländemesskampagnen, einer mit 20 Temperatursensoren im Schwarzwald (Modellbildung, 245 Tage) und einer mit 13 Temperatursensoren in einem Transekt bis zur hohen Schwäbischen Alb (Modellvalidierung, 92 Tage). Tage mit Schneebedeckung wurden wegen der stark veränderten thermischen Oberflächeneigenschaften nicht berücksichtigt. Bei der Modellbildung wurden gezielt unterschiedliche Reliefpositionen, wie Taltiefenlinien, erhöhte Lagen und Talquerprofile , messtechnisch erfasst, um die heterogene topoklimatische Temperaturvariation, wie z. B. Kaltluftakkumulation oder die warme Hangzone, möglichst genau zu erfassen . Für die Modellvalidierung wurden effektiv-klimatisch besondere Regionen und Standorte untersucht, um die Performanz des Modells belastbar beurteilen zu können. Für die Messungen wurden strahlungsgeschützte HOBO-Logger eingesetzt. Im Ergebnis konnten witterungsdynamische, generische Transferfunktionen (GTF) abgeleitet werden, die die beobachteten topoklimatischen Abweichungen zu den höhenkorrigierten ERA-Interim-Modelltemperaturen für unterschiedliche Reliefpositionen, wie Taltiefenlinien, erhöhte Lagen oder eine Hochmulde auf der Schwäbischen Alb, im Mittel um z. T. mehr als 50 % reduzieren. In Kombination aller eingesetzten Reliefparameter, wie z. B. Höhe über Tiefenlinie, Einzugsgebietsgröße, Globalstrahlung oder südwestexponierte anisotrope Hangerwärmung, sowie unter Berücksichtigung aller Reliefeinheiten konnten für Tagesmitteltemperaturen (TMK) in der Gesamtkombination im Mittel für 92 Tage 42.1 % der topoklimatischen Abweichungen zu den Reanalysen verringert werden. Der Zusammenhang zwischen der GTF-basierten Schätzung und den Beobachtungen lag bei R² = 0.91 sowie RMSE = 1.30. Bei den Tagesminimumtemperaturen (TNK) konnten durchschnittlich 49.0 % der Abweichungen bei R² = 0.66 und RMSE = 2.28 kompensiert werden. Für die Tagesmaximumtemperaturen (TXK) wurden die topoklimatischen Abweichungen im Schnitt um 17.2 % reduziert – mit R² = 0.93 sowie RMSE = 1.38. Insbesondere bei ausgeprägten Strahlungswetterlagen mit einem geringen Wolkenbedeckungsgrad und einem nur schwachen synoptischen Windfeld konnte ein noch deutlich größerer Mehrwert gegenüber den Reanalysen generiert werden. Beispielhaft wurde während zweier Strahlungswetterlagen in einer Taltiefenlinie anhand des Reliefparameters Höhe über Taltiefenlinie für die Tagesminimumtemperaturen eine Verbesserung von 90.2 % bzw. 97.9 % gegenüber den Reanalysen erzielt. Dieses Ergebnis unterstreicht den Mehrwert des verwendeten ESD-Ansatzes – insbesondere vor dem Hintergrund autochthoner Witterungsbedingungen.de
dc.description.abstractThe aim of this work was the high-resolution spatial estimation of the daily distribution of air temperature at 2 m above ground (50 x 50 m; daily mean, minimum and maximum temperature) in southwestern Baden-Wuerttemberg (Black Forest, Baarsenke, Swabian Jura) depending on different weather conditions and terrain properties. As part of an empirical-statistical downscaling approach (ESD) using regression methods, complex terrain parameters and selected atmospheric ERA-interim predictors were related to topoclimatic observations. The methods used included simple linear and multiple stepwise linear regression techniques, as well as non-linear polynomial trends. The topoclimatic observations were based on two field measurement campaigns, one with 20 temperature sensors in the Black Forest (model formation, 245 days) and one with 13 temperature sensors in a transect up to the high Swabian Jura (model validation, 92 days). Days with snow cover were not taken into account because of strongly changed thermal surface properties. For model formation different terrain positions, such as valley depth lines, elevated positions and valley cross-sections, were recorded metrologically in a targeted manner, in order to capture the heterogeneous topoclimatic temperature variation, e.g. cold air accumulation or the warm slope zone resp. the thermal belt, as precisely as possible. For model validation, topoclimatic special regions and locations were examined, in order to be able to reliably assess the performance of the model. Radiation-protected HOBO loggers were used for the measurements. As a result, weather-dynamic, generic transfer functions (GTF) could be derived, which reduced the observed topoclimatic deviations from the altitude-adjusted ERA-interim model temperatures for different terrain positions, such as valley depth lines, elevated positions or a high-altitude trough on the Swabian Jura, on average by more than 50%. In combination of all terrain parameters used, e.g. altitude above channel network, catchment area size, global radiation or south-west exposed anisotropic slope heating, as well as taking into account all relief units, 42.1 % of the topoclimatic deviations from the reanalyses (daily mean temperature) were reduced on average for 92 days. The statistical relationship between the GTF-based estimate and the observations was R² = 0.91 and RMSE = 1.30. Regarding daily minimum temperature (TNK) an average of 49.0 % of the deviations could be compensated - with R² = 0.66 and RMSE = 2.28. In reference to daily maximum temperature (TXK), the topoclimatic deviations were reduced by an average of 17.2 % - with R² = 0.93 and RMSE = 1.38. Especially in the case of pronounced clear and calm weather conditions with a low degree of cloud cover and an only weak synoptic wind field, a significantly greater added value could be generated in comparison to the entire period of 92 days. As an example, an improvement of 90.2 % and 97.9 % was achieved for daily minimum temperature during two autochthonous weather situations in a valley depth line compared to the reanalyses using the terrain parameter height above channel network. This result underlines the added value of the ESD approach used - especially against the background of autochthonous weather conditions.en
dc.language.isodede_DE
dc.publisherStaats- und Universitätsbibliothek Hamburg Carl von Ossietzkyde
dc.rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2de_DE
dc.subjectgenerische Transferfunktionende
dc.subjectempirisch-statistisches Downscalingde
dc.subjectMonitoringsystemde
dc.subjectMitteleuropade
dc.subjectReanalysende
dc.subjectERA-Interimde
dc.subjectatmosphärische Prädiktorende
dc.subject.ddc550: Geowissenschaftende_DE
dc.titleEntwicklung eines geländeklimatologischen Monitoringsystems zur Erfassung aktueller und potentiell zukünftiger Implikationen von Klimavariabilität und Klimaschwankungen im mitteleuropäischen Raumde
dc.title.alternativeDevelopment of a topo-climatological monitoring system for recording of current and potential future implications of climate variability and climate fluctuations in Central Europeen
dc.typedoctoralThesisen
dcterms.dateAccepted2021-10-15-
dc.rights.cchttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/de_DE
dc.rights.rshttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/-
dc.subject.bcl38.09: Physische Geographiede_DE
dc.subject.bcl38.82: Klimatologiede_DE
dc.subject.gndGeländeklimatologiede_DE
dc.subject.gndKaltluftde_DE
dc.subject.gndLufttemperaturde_DE
dc.subject.gndAtmosphärische Grenzschichtde_DE
dc.subject.gndTemperatursensorde_DE
dc.subject.gndRegressionsanalysede_DE
dc.type.casraiDissertation-
dc.type.dinidoctoralThesis-
dc.type.driverdoctoralThesis-
dc.type.statusinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionde_DE
dc.type.thesisdoctoralThesisde_DE
tuhh.type.opusDissertation-
thesis.grantor.departmentGeowissenschaftende_DE
thesis.grantor.placeHamburg-
thesis.grantor.universityOrInstitutionUniversität Hamburgde_DE
dcterms.DCMITypeText-
datacite.relation.IsSupplementedBygeländeklimatologische Lufttemperaturmessungen 2m ü. Gr. (2009-2013), Baden-Württemberg, HOBO T-Sensorende_DE
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:18-ediss-103770-
datacite.relation.IsDerivedFromERA-Interim-Reanalysen (ECMWF)de_DE
datacite.relation.IsDerivedFromMessturm FVA-BW (Conventwald) als Ergänzung zu eigenen Temperaturmessungen (2009-2010)de_DE
item.advisorGNDBöhner, Jürgen-
item.advisorGNDBorth, Hartmut-
item.grantfulltextopen-
item.languageiso639-1other-
item.fulltextWith Fulltext-
item.creatorOrcidDietrich, Helge-
item.creatorGNDDietrich, Helge-
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen
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