In der Arbeitsgruppe Atmosphärenmessungen und Prozessmodellierung werden derzeit die folgenden Themen im Rahmen von studentischen Abschlussarbeiten bearbeitet:

Dissertationen

Cold Pools in hochaufgelösten Messungen und Modellsimulationen (Bastian Kirsch)

Als Cold Pools werden kleinräumige Gebiete kalter Luft bezeichnet, die durch Verdunstungsabkühlung unterhalb regnender Wolken entstehen und sich rasch am Boden ausbreiten. Im Sommer 2020 sollen während der Messkampagne "FESSTVaL" am Meteorologischen Observatorium Lindenberg bei Berlin Cold Pools mit einem dichten Netz aus Messstationen erfasst werden. Die Messungen sollen zur Validierung moderner hochaufgelöster Modellsimulationen dienen sowie zum besseren Verständnis der Prozesse, die die Eigenschaften von Cold Pools bestimmen, beitragen.

Untersuchung des Mehrwerts von realistischen, hochaufgelösten Modellsimulationen (Akio Hansen)

Im Rahmen des deutschlandweiten Forschungsprojektes „High definition clouds and precipitation for advancing climate prediction“ HD(CP)² werden realistische und hochaufgelöste Modellsimulationen mit dem neuen Atmosphärenmodell ICON LES (Dipankar et al., 2015) durchgeführt. Das Modellgebiet umfasst Gesamtdeutschland, wobei die horizontale Gitterauflösung bis zu 156 m beträgt im Vergleich zu aktuellen Wettervorhersagen von etwa 2 km. Das Ziel von HD(CP)² sowie den Simulationen liegt in einem besseren Verständnis von Wolken- und Niederschlagsprozessen. Eine Grundvoraussetzung für modellbasierte Studien ist jedoch die vorherige, umfassende Evaluierung des Modells. Darüber hinaus soll in dem Projekt der Mehrwert von Subkilometer aufgelösten Simulationen untersucht werden. Weitere Informationen finden sich unter: www.hdcp2.eu

Masterarbeiten

Charakteristische Fehler in der Strahlungsvorhersage durch ICON-EU (Lars Aue)

In dieser Arbeit sollen in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst Ursachen für die größten Fehler in der Globalstrahlungsvorhersage des Modells ICON-EU ermittelt werden. Übergeordnetes Ziel ist die Verbesserung des Modells bei der Leistungsprognose von Solarkraftanlagen. Dabei werden neben der Globalstrahlung selbst verschiedene Einflussgrößen wie Bedeckungsgrad, Wasserdampf- oder Flüssigwassergehalt untersucht und die Übereinstimmung zwischen Modell und Beobachtung an verschiedenen Standorten evaluiert.

Meteorologischer Einfluss auf Luftschadstoffe in Hamburg (Katharina Baier)

Mittels meteorologischer Messdaten des Wettermastes und Luftdaten des Hamburger Luftmessnetzes wird der Einfluss der Meteorologie auf die Luftqualität in Hamburg untersucht. Für diverse Luftschadstoffe werden dabei wichtige meteorologische Einflussfaktoren bestimmt. Dabei finden zusätzlich auch Daten aus Verkehrszählungen Verwendung, um die Anteile der anthropogenen Prozesse zu berücksichtigen.

Charakteristische Fehler in der Windvorhersage auf Nabenhöhe durch ICON-EU (Johanna Borowski)

Erneuerbare Energien, besonders aus Windkraft, liegen heutzutage stark im Fokus. Um das Potenzial der Windkraft bestmöglich auszuschöpfen müssen die Windvorhersagen möglichst präzise sein. In der Arbeit sollen charakteristische Fehler in der Windvorhersage aus ICON-EU in Form von Abweichungen zu Beobachtungsdaten, z.B. des Hamburger Wettermasts, auf Narbenhöhe ermittelt und klassifiziert werden.

Dämpfungskorrektur in einem Radarnetzwerk (Finn Burgemeister)

Insbesondere bei kurzen Wellenlängen, z.B. X- und K-Band, werden Messungen der Radarreflektivität signifikant durch Flüssigwasser gedämpft. Aus den sich überschneidenden Beobachtungen von mehreren X-Band-Wetterradaren wird ein neues Verfahren zur Bestimmung der spezifischen Dämpfung und somit einer Korrektur der Radarreflektivität entwickelt.

HALO-Wolkenbeobachtungen von HAMP versus specMACS - wie unterscheidet sich ein 1d Profiler von einem 2d Imager? (Henning Dorff)

Trotz stetiger Weiterentwicklung der Klimaforschung stellt der Einfluss von Wolkensystemen auf die Bilanz des globalen Strahlungshaushaltes weiterhin eine der größten Unsicherheitsfaktoren in Klimaprognosen dar. Mithilfe der NARVAL-Flugkampagne im Jahr 2016 konnte sowohl mit einem 1d-Profiler (HAMP) und einem 2d-Imager (specMACS) ein einzigartiger Datensatz von trropennahen Wolkenstrukturen über dem Nordatlantik aufgenommen werden. Aus diesem Datensatz sollen nun zum Einen neue Erkenntnisse im Hinblick auf phänomenlogische Charakterisierungen der Wolkensysteme gewonnen werden und außerdem die Möglichkeiten und Grenzen beider Messmethoden herausgearbeitet werden.

Repräsentativität der atmosphärischen Grenzschicht in hoch aufgelösten mesoskaligen Windfeldsimulationen (Miriam Latsch)

MERRA-2 und ERA-5 Reanalyse-Daten werden als Antrieb und zur Steuerung mesoskaliger Windfeldsimulationen mit dem WRF Modell verwendet. Die Unterschiede der An­triebs­daten werden im Hinblick auf die atmosphärische Grenzschicht durch Beobachtungsdaten der Messmasten Hamburg und Lindenberg untersucht. Außerdem wird eine 1km-Simulation durchgeführt und analysiert, ob dies eine Verbesserung zur 3km-Auflösung darstellt.

Machine Learning Ansätze zur Noise- und Clutterfilterung von Regenradaren (Tobias Machnitzki)

Neueste Machine Learning Techniken, wie neuronale Netzwerke und Deep Learning, werden bereits vielfältig in der kommerziellen Bildbearbeitung genutzt. Diese werden in dieser Arbeit auf Wetterradardaten angewendet werden. Ziel hierbei ist es, unerwünschtes Radar Echo (Clutter), welches zum Beispiel durch hohe Gebäude oder auch Interferenzen entsteht, in den Messdaten zu erkennen und heraus zu filtern.

Trends in der Windgeschwindigkeit in Mitteleuropa (Julia Marschall)

Probabilistic Radar-Based Precipitation Nowcasting (Simon Michel)

Entwicklung eines probabilistischen, auf Radardaten basierenden, Modells für eine Kurzfristregenvorhersage für Hamburg.

Virtuelles Sonnenradar (Daniel Luigi Sorg)

Vertical momentum flux at a Boundary Layer Measurement Tower and its parameterization in the Atmospheric Boundary Layer (Linda Thielke)

Mit der ansteigenden Leistung in der Windenergie wird die Verbesserung der Windvorhersage auf Nabenhöhe immer wichtiger. Der turbulente Impulsfluss wird mittels Beobachtungsdaten untersucht, da dessen Parameterisierung ein wichtiger Bestandteil in der Implementierung der prognostischen Gleichungen darstellt. Die im ICON und COSMO Modell implementierte Parameterisierung wird im Rahmen dieser Arbeit mit den Beobachtungen am Hamburger Wettermast verglichen und darauf basierend wird ein neuer Ansatz für die Parameterisierung entwickelt.

Bachelorarbeiten

derzeit keine

Seit 2009 wurden folgende Abschlussarbeiten innerhalb der Arbeitsgruppe bearbeitet und verfasst:

Dissertationen

Masterarbeiten

Bachelorarbeiten

Evaluierung der Variablitität solarer Strahlung in Large Eddy Simulation mit ICON (Radtke, J., 2018)
Kalibration eines Radar-Netzwekrs mit Hilfe der Sonne (Burgemeister, F., 2018)
Regen-Wolke-Klassifikation aus flugzeugegtragenen Wolkenradarmessungen (Glaschke, S., 2018)
Niederschlagsverteilung in Hamburg - Messnetzvergleich und Betrachtung der räumlichen Verteilung (Kern, Y., 2016)
Bedingungen für das Auftreten extremer nächtlicher Windrichtungsscherungen am Wettermast Hamburg (Röhling, H., 2016)
Untersuchung zur Entstehung und der räumlichen Verteilung der nächtlichen Ostwinde am Wettermast im Stadtgebiet Hamburg (Voss, V., 2016)
Evaluierung der aus Ceilometermessungen abgeleiteten Wolkenuntergenze durch Kameraaufnahmen eines 300 m hohen Masts - Der Wettermast als Wolkenzollstock (Zinke, J., 2016)
Ableitung der Windgeschwindigkeit und -richtung aus Bildsequenzen der Wolkenkamera am Wettermast (Büchau, Y., 2015)
Fernerkundungs- und In-Situ-Niederschlagsmessgeräte: Ein statistischer Vergleich (Fieckel, L., 2015)
Entwicklung eines „Model Output Statistics“ Systems für die Vorhersage der 2-Meter-Temperatur am Hamburger Wettermast auf Basis des „Global Ensemble Forecast System“ Kontrolllaufs (Finn, T., 2015)
Das logarithmisches Windprofil am Wettermast Hamburg (Möller, G., 2015)
Messdatenbasierte Vorhersage der nächtlichen Minimumstemperatur am "Wettermast Hamburg" (Petersen, A., 2015)
Bestimmung des 50-Jahres-Windes bis in 250 m Höhe am Wettermast Hamburg (Winkler, S., 2015)
Wolken über dem Nordatlantik: Vergleich von flugzeuggetragenen Messungen eines Lidars, Wolkenradars und Mikrowellenradiometers während NARVAL-Nord (Albern, N., 2014)
Properties of satellite observed North Atlantic cloud regimes evaluated by cloud radard measurements abooard the HALO research aircraft (Erdmann, F., 2014)
Untersuchung extremer Windrichtungsscherungen in bodennahen Schichten (von Fischer-Treuenfeld, J., 2014)
Radargestützte Analyse der Variabilität des Sommerniederschlags in Hamburg (Kirsch, B., 2014)
Zusammenhang zwischen Blitzdichte und Niederschlagsmenge aus Radar-Messungen (Nürenberg, H., 2014)
Untersuchung von unerwarteten Peaks in den Zeitreihen des Monin-Obukhov-Stabilitätsparameters am ”Wettermast Hamburg“ (Rudy, S., 2014)
Geostatistische Vervollständigung von Zeitreihen eines stadtklimatologischen Messnetzes (Stubbenhagen, A.-L., 2014)
Ableitung von Windvektoren aus hoch aufgelösten Niederschlagsradarbildern (Templin, M., 2014)
Leistungsdichtespektrum des Horizontalwindes von der synoptischen bis zur turbulenten Zeitskala am Wettermast Hamburg. (Arndt, J., 2013)
Evaluierung eines X-Band-Radarnetzwerkes durch ein C-Band-Radar des Wetterdienstes. (Burba, M., 2013)
Statistische Analyse von Footprints am Wettermast Hamburg. (Hartung, P., 2013)
Kohlenstoffdioxid-Flüsse in 50 m Höhe am Wettermast Hamburg. (Heidkamp, M.,2013)
Beeinflussung von Windmessungen an einem Rohrmast durch die Maststruktur. (Jacob, M., 2013)
Adaption of satellite derived short-wave solar radiation data to ground measured data by means of regression analysis. (Mieslinger, T., 2013)
Ableitung von Partikel- und Luftbewegungen in Nebel aus RHI-Messungen eines Wolkenradars. (Palk, P., 2013)
Untersuchung der zeitlichen Stabilität von hochauflösenden Wetterradaren. (Schmidt, M., 2013)
Analyse von Niederschlagsereignissen im Raum Itzehoe anhand synoptischer Strukturen. (Wünsch, D., 2013)
Validierung des Landoberflächenmodells JSBACH mit Hilfe des Hamburger Wettermasts. (Schulz, K., 2012)
Approaches to forecasting postfrontal precipitation events over the North Atlantic. (Muesse, J., 2012)
Clusteranalyse der Temperatur und Feuchte an Hamburger Messstationen. (Rostosky, P., 2012)
Kleinräumige Temperaturvariabilität in einem hamburgischen randstädtischen Gebiet. (Beuchel, S., 2012)
Validierung von Temperatur- und Feuchteprofilen aus der Fernerkundung mit dem passiven Mikrowellenradiometer HATPRO. (Hansen, A., 2011)
Optimierte Starkniederschlagswarnungen für den Alpenraum anhand eines Modellensemble. (Knietzsch, M.-A., 2011)
Analyse zur Validierung statistischer Wolkenschemata durch Ensemblemittelung. (Henneberg, O., 2011)
Validierung und Optimierung des Soil-Vegetation-Atmospere-Transfer Schemas TERRA Standalon. (Weder, C., 2011)
Ableitung der Zuggeschwindigkeit von Wolken aus Bildern der Wolkenkamera mittels Analyse des optischen Flusses.(Plehn, L., 2011)
Szintillometermessungen über Hamburg – Vergleich von Wärmeflussmessungen eines Szintillometers mit Sonicdaten des Hamburger Wettermast. (Schemmel, M., 2011)
Einfluss des Vertikalwinds auf Mikroregenradarmessunge. (Merker, C., 2011)
Skalenabhängigkeit statistischer Momente der Gesamtwasserverteilung im COSMO-DE und Evaluierung des Tompkins-Schema. (Becker, T., 2011)
Untersuchung der Skalenabhängigkeit einer statistischen Wolkenparameterisierung im Globalen Zirkulationsmodell ECHAM6. (Popke, D., 2010)
Lebenslauf konvektiver Zellen – Vergleich von COSMO-DE Modell und Radardaten. (Burdanowitz, J., 2010)
Analyse des Hamburger Stadtklimas anhand von Schulwetterstationen. (Fischer, M., 2010)
Verifikation von modellierten Wolkenhöhen – Unterschiede zwischen Küste und Inland? (Tim, N., 2009)
Untersuchungen zur Interpolation der 2m-Temperatur in Modellen mit Hilfe von Mastmessungen (Büttner, D., 2009)
Kurzzeitliche Variabilität der Wolkenbasishöhe aus Ceilometermessunge. (Engels, J., 2009)
Einfluss der Strömungsklassifikationen auf die Fuzzy Verifikation der Niederschlagprognose von COSMO- Modellen am Beispiel des D-PHASE Projekts. (Schütze, M., 2008)

Diplomarbeiten

Lagrangesche Niederschlagsverifikation - Analyse von konvektiven Niederschlagszellen mit Hilfe des Radartrackers Rad-TRAM. Diplomarbeit, Universität Hamburg. (Feiertag, N., 2010)
Evaluierung von Feuchte, Wolken und Niederschlag im COSMO-CLM und MM5 Diplomarbeit, Universität Hamburg. (Ludwig, A., 2009)