25.01.2023
Bester Vortrag beim Idaflieg-Wintertreffen 2023
Experimentelle Bestimmung des Verlaufes der Luftfeuchtigkeit in der konvektiven Grenzschicht der Atmosphäre
Diese Masterarbeit von Daniel Hardt, Akaflieg Braunschweig, entstand am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des DLR in Braunschweig zusammen mit der Arbeitsgruppe Umweltphysik am Fachbereich Geowissenschaften der Uni Tübingen bei Prof. Rossow und Prof. Bange. Betreut wurde die Arbeit von Kai Rohde-Brandenburger (DLR) und Ines Weber (Uni Tübingen).
Die Motivation zu dieser Arbeit ist aus der Diskussion über die „Seele der Thermik“ entstanden, die seit einiger Zeit in der Segelflug-Szene geführt wird. Es wird dort teilweise sehr kontrovers darüber diskutiert, ob die Thermik entweder temperatur- oder feuchtegetrieben ist. Bei einer kurzen Recherche ist dem Autor aufgefallen, dass in der Literatur nicht viele Messungen zu diesem Thema zu finden sind. Daher lag es nahe Messdaten mit verbesserter und aktueller Sensorik aufzunehmen.
Diese neuen Thermik-Messungen wurden mit dem Discus-2c des DLR durchgeführt, dabei wurde der gesamte thermodynamischen Zustand der durchflogenen Luftmasse gemessen. Die Herausforderung dabei war, die Luftfeuchtigkeit mit ausreichend hoher Auflösung zu erfassen. Schnelle Feuchtemessungen sind auch ein Problem in den Atmosphärenwissenschaften. Deshalb entwickelte die Uni Tübingen einen Taupunktspiegel, mit dem die Luftfeuchtigkeit mit bis zu 10 Hz gemessen werden kann. Mit diesem Messsystem, auf Grundlage dieses Taupunkspiegels, wurde nun die Temperatur und Feuchtigkeit mit ausreichend hoher Messfrequenz in Aufwinden vermessen.
In drei verschiedenen Großwetterlagen wurden bei drei Flügen 26 Aufwind-Querschnitte in unterschiedlichen Höhen gemessen. Die Aufwind-Querschnitte konnten nach den Eigenschaften Breite, Aufwindgeschwindigkeit und Temperatur- und Feuchtedifferenz zur Umgebung ausgewertet werden. In fast allen Aufwind-Querschnitten konnte sowohl eine positive Temperatur- als auch Feuchtedifferenz gemessen werden. Allerdings sind die gemessenen Differenzen sehr klein, was entsprechend hohe Anforderungen an die eingesetzte Messtechnik stellt.
Der Förderpreis soll für weitere Thermik-Messungen in 2023 verwendet werden. Es ist geplant den Taupunktspiegel dazu in der im Jahr 2022 prämierte Messbox (Digital Zachering – Ein Messprojekt der Akaflieg Karlsruhe) zu integrieren.