Das kleinskalige Strömungsmodell MUKLIMO_3 Teil 1: Theoretische Grundlagen, PC-Basisversion und Validierung

Abstract

Vorgestellt wird die PC-Basisversion des kleinskaligen atmosphärischen Strömungsmodells MUKLIMO_3. Der Name MUKLIMO_3 ist die Abkürzung für mikroskaliges urbanes Klimamodell, 3-dimensionale Version. Der originäre Einsatzbereich des Modells ist die Berechnung stationärer Wind- und Schadstofffelder in kleinskaligen Modellgebieten mit blockförmigen Hindernissen. Diese repräsentieren insbesondere Gebäude, können aber auch terrassenförmig modellierten orographischen Strukturen entsprechen. Als Ergänzung kommen Ansätze für die Behandlung unaufgelöster Bebauung sowie von Baumbestand hinzu. Thermodynamische Vorgänge bleiben außer Betracht. Eine theoretische Besonderheit von MUKLIMO_3 ist die zeitliche Integration der Strömungsgleichung vermittels eines auf drei Dimensionen verallgemeinerten Stomfuntions/Vorticity-Ansatzes. In Erweiterung des in Fortran programmierten reinen Rechenmodells ist die PC-Basisversion von MUKLIMO_3 mit grafischen Elementen angereichert, die eine Animation der Simulationsabläufe ermöglichen. Sie gestatten zudem die interaktive Bedienung des Modells mit grafischer Kontrolle der Konfiguration des jeweiligen Projekts und Veranschaulichung der resultierenden Wind- und Schadstofffelder. Der Bericht umfasst, neben der Beschreibung der theoretischen Ansätze von MUKLIMO_3 und ihrer numerischen Umsetzung, auch einen mit beispielen illustrierten Teil zur Handhabung der PC- Basisversion. Im Anhang des Berichts sind Studien zur Validierung des Modells wiedergegeben. Zudem ist eine Demontrastionsversion des Modells über das Internet verfügbar, mit er die Beispielrechnungen des Berichts nachvollzogen und auch eigene Projekte simuliert werden können.