e = RF * ES, wobei RF die Relative Feuchte ist.

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1 Protokoll: zur Übung2 Gruppe: Sebastian Derwisch (07) und Kathrin Herden (08) GÖ, den Aufgabenstellung 1. Vergleich der Witterung des Jahres 1996 mit dem langjährigen Mittel. 2. Untersuchen Sie die Variabilität der Wetterelemente anhand der Wetterdaten von zwei Klimastationen über der Freifläche und im Buchenwald. 3. Besprechen Sie die Ergebnisse hinsichtlich einzelner Fragestellungen. Methode der Auswertung Theorie: Der Luftdruck ist der Druck, der in der Luft vom Eigengewicht der Lufthülle erzeugt wird. Dieser wird mit zunehmendem Abstand zur Erdoberfläche kleiner. Wird nun für die verschiedenen Höhen eine gleiche Temperatur vorausgesetzt, dann nimmt der Luftdruck mit steigender Höhe exponential zu. g Dieser Zusammenhang wird wie folgt berechnet: ( ) P z2 = Pz 1 * 1 * exp z2 z RL * T Dabei ist P z jeweils der Druck in den Höhen z 1 und z 2 und T die Temperatur in K. Für den Vergleich der Luftdruckmessungen des Göttinger Walds mit denen der Freifläche und des Buchenwalds werden die Messungen reduziert auf ein Niveau (250 m ü.n). Das Wasserdampfdrucksättigungsdefizits ES - e berechnet sich aus dem Sättigungsdampfdruck ES abzüglich dem Dampfdruck e. ES wurde berechnet mit der Magnusformel. 17,08085* ϑl ES = 6,10780*exp 234,175 + ϑl Der Dampdruck e : e = RF * ES, wobei RF die Relative Feuchte ist. Lufttemperatur, relative Feuchte, Luftdruck, Strahlung und Windgeschwindigkeiten sind unter anderem Komponenten des Wetters. Die Messung dieser Komponenten ergibt Daten zur Charakterisierung des jeweiligen Standorts. In diesem Protokoll werden die Wetterdaten von zwei Klimastationen (Freifläche und im Buchenwald) verglichen und die Variabilität dargestellt. Der entwickelte SAS-Code: libname arbeit "U:\ppoek\ueb2"; libname quelle "\\ufobi6\trans\ppoek\ueb2"; proc print data=quelle.bk96; /* Berechnung des Luftdrucks für die Göttinger Station*/ data arbeit.ibrom; set quelle.bk96; format saszeit datetime. datum date.; t = saszeit; /* Datetime. Format Variable sind in Sekunden */ Datum = datepart(saszeit); /* ziehe das Datum aus einer Datetime.-Variable */ d = datum; /* Date. Format Variable sind in Tagen */ monat = month(datum);/* der Monat im Jahr als Zahl 1-12 */ jd = Juldate(datum)-96000; /* der julianische Tag 1-365, 366, ACHTUNG, dies geht bei Jahren > 2000 etwas anders*/ h = hour(saszeit)+minute(saszeit)/60; /*die Stunde einer Datetime.-Variable*/ /* Luftdruck */ T = ((TL_FS + TL_39GW)/2)+273; LD = P_02GW*exp((-(9.81/(2.8705*T)))*( )); /* mittlere Bodentemperaturen */

2 BT_FS= (BT05_FS+BT20_FS)/2; BT_WS= (BT05_WS+BT20_WS)/2; proc insight data=arbeit.ibrom; /* Dampfdruck e und Wasserdampfdrucksättigungsdefizit ES-e für FS und WS */ data arbeit.ibro; set quelle.bk96; format saszeit datetime. datum date.; t = saszeit; /* Datetime. Format Variable sind in Sekunden */ Datum = datepart(saszeit); /* ziehe das Datum aus einer Datetime.-Variable */ d = datum; /* Date. Format Variable sind in Tagen */ monat = month(datum);/* der Monat im Jahr als Zahl 1-12 */ jd = Juldate(datum)-96000; /* der julianische Tag 1-365, 366, ACHTUNG, dies geht bei Jahren > 2000 etwas anders*/ h = hour(saszeit)+minute(saszeit)/60; /*die Stunde einer Datetime.-Variable*/ ES_FS= *exp(( *TL_FS)/( TL_FS)); e_fs=rf_fs*es_fs; WDD_FS=ES_FS-e_FS; ES_WS= *exp(( *TL_WS)/( TL_WS)); e_ws=rf_ws*es_ws; WDD_WS=ES_WS-e_WS; proc insight data=arbeit.ibro; /* Berechnung der Tages - und Monatsmittelwerte für die Lufttemperaturen, Feuchtegrössen,Luftdruck, Strahlung und Windgeschwindigkeit */ proc sort data=arbeit.ibrom; proc means data=arbeit.ib mean; var tl_fs tl_ws RF_FS RF_WS LD PAR_FS PAR_WS WG_FS WG_WS; proc insight data=arbeit.ibrom; proc sort data=arbeit.ibrom; by monat; proc means data=arbeit.ib mean; var tl_fs tl_ws RF_FS RF_WS PAR_FS PAR_WS WG_FS WG_WS; by monat; /* Extraktion des Monats August und Darstellung der mittleren monatlichen Tagesgänge*/ data arbeit.august; set arbeit.ibrom; if monat=8; proc insight data=arbeit.august;

3 proc sort data = arbeit.august; proc means data = arbeit.august noprint; var tl_fs tl_ws RF_FS RF_WS PAR_FS PAR_WS WG_FS WG_WS BT_FS BT_WS LD; output out=arbeit.mt_8 mean = TLFS_Mean TLWS_Mean RFFS_Mean RFWS_Mean ParFS_Mean ParWS_Mean WGFS_Mean WGWS_Mean BTFS_mean BTWS_mean LD_Mean; proc print data=arbeit.mt_8; proc insight data=arbeit.mt_8; /*Bildung der Tagessummen*/ proc sort data=arbeit.ibrom; proc means data=arbeit.ibrom sum; var RI_FS; /*Bildung der Monatssummen*/ proc sort data=arbeit.ibrom; by monat; proc means data=arbeit.ibrom sum; var RI_FS; by monat; /* Bildung der Jahressumme*/ Proc print data=arbeit.ibrom; sum RI_FS; /* Erstellen der Präsentationsgrafiken für den Monat August */ Filename Aug "U:\ppoek\ueb2\ueb2_0708_abb1.gif"; goptions device= gif hsice= 10 cm vsice= 8 cm gsfname= aug gsfmode= replace ; symbol1 c= red i=join; symbol2 c= blue i=join; symbol3 c= green i=join; symbol4 c= orange i=join; legend1 label = ("PLOT") value = (tick = 1 c = red "Lufttemperatur Freifläche" tick = 2 c = blue "Lufttemperatur Buchenwald" tick = 3 c = green "mittlere Bodentemperatur Freifläche" tick = 4 c = orange "mittlere bodentemperatur Buchenwald"); legend2 label = ("PLOT") value = (tick = 1 c = red "PA-Strahlung Freifläche"

4 tick = 2 c = blue "PA-Strahlung Buchenwald"); legend3 label = ("PLOT") value = (tick = 1 c = red "Wassersättigungsdampfdruckdefizit Freifläche" tick = 2 c = blue "Wassersättigungsdampfdruckdefizit Buchenwald"); legend4 label = ("PLOT") value = (tick = 1 c = red "Luftdruck"); legend5 label = ("PLOT") value = (tick = 1 c = red "Windgeschwindigkeit Freifläche" tick = 2 c = blue "Windgeschwindigkeit Buchenwald"); axis1 label= ("Zeit in Tagen: 1.August1996 (214) bis 30.August1996 (244)"); axis2 label= ( a= 90 "Temperatur in C"); axis3 label= ( a= 90 "PA-Strahlung"); axis4 label= ( a= 90 "Wasserdampfdruckdefizit 'ES-e'"); axis5 label= ( a= 90 "Luftdruck in hpa"); axis6 label= ( a= 90 "Windgeschwindigkeit in m/s"); Proc Gplot data = arbeit.mt_8; plot (TLFS_Mean TLWS_Mean BTFS_mean BTWS_mean)* jd / overlay legend=legend1 vaxis=axis2 haxis=axis1; Filename Aug "U:\ppoek\ueb2\ueb2_0708_abb2.gif"; Proc Gplot data= arbeit.mt_8; plot (ParFS_Mean ParWS_Mean)*jd /overlay legend=legend2 vaxis=axis3 haxis=axis1; Filename Aug "U:\ppoek\ueb2\ueb2_0708_abb3.gif"; Proc Gplot data= arbeit.ibro; plot (WDD_FS WDD_WS)*jd /overlay legend=legend3 vaxis=axis4 haxis=axis1; Filename Aug "U:\ppoek\ueb2\ueb2_0708_abb4.gif"; Proc Gplot data= arbeit.mt_8; plot LD_mean*jd / legend=legend4 vaxis=axis5 haxis=axis1; Filename Aug "U:\ppoek\ueb2\ueb2_0708_abb5.gif"; Proc Gplot data= arbeit.mt_8; plot (WGFS_mean WGWS_MEAN)*jd / overlay legend=legend5 vaxis=axis6 haxis=axis1;

5 Ergebnisse Abb.1: Mittlere monatliche Luft- und Bodentemperatur für eine Freifläche und im Buchenwald Abb.2: Verlauf der mittleren monatlichen Tagesgänge der PAR - Strahlung für den Monat August von Freifläche und Buchenwald

6 Abb.3: Mittlerer Tagesgang des Wassersättigungsdampfdruckdefizits ES - e für August; Im Vergleich: Freifläche und Buchenwald Abb.4: Mittlerer Tagesgang des Luftdrucks für den Monat August

7 Abb.5: Mittlere Tagesgänge der Windgeschwindigkeiten für August; Im Vergleich: Freifläche und Buchenwald Diskussion Aufgrund ihrer Struktur weisen Wälder ein eigenes Bestandesklima auf, welches zum einen durch das großräumige Klima und zum anderen durch Art und Struktur des Bestandes beeinflußt wird. Deutlich wird der Unterschied zwischen dem Klima einer Freifläche und dem eines Waldes vor allem beim Vergleich der Temperaturen (BT und TL), der photosyntetisch aktiven Strahlung (PAR) und den Windgeschwindigkeiten (WG). Variable Mean Range! "$#% &'( )* +,-./ : : ; A8BCDEF BG DH G IJC FGLKMB B BA 9:$N; A8ECIODLKB/K$I GBC H F E I I I I PQ R S T UVXWQY ZL[\]$[^_[` a \Z bcdbj]efzz Z Z Z PQ RhgT UVXWQY c] ^bxc8fbae [`] \ fzz Z Z Z ijxk l mno pq rlst uvrwt xw ys$rztwu u u ij il mno pq {s6 8{zx{ w } ys$r$u 8t{ { { ~ Xƒ ˆ Š _ $Œ ŽL J / Š Ž ~ d Xƒ $ŒJ ŽŠŒ Ž Š / ˆdŽ 8 M š œ Jž Ÿ Ÿ8Ÿž$šŸd œ Tabelle1: Dartellung der Mittelwerte und des Ranges für die mittleren Tagesgänge des Monats August

8 Vergleicht man den Verlauf der Temperaturen so fällt als erstes der Unterschied des Verlaufes der Bodentemperaturen von Wald und Freiland ins Auge. Die Abweichung hier ist wesentlich deutlicher als die der Lufttemperaturen, wobei auch hier eine deutliche Abweichung der Tagesgänge zu beobachten ist. Dies wird auch deutlich, wenn man die Mittelwerte der Boden- und Lufttemperaturen vergleicht. Die Werte der Lufttemperaturen nicht einmal um ein C voneinander ab, während die Abweichung der Bodentemperaturen ca. drei C beträgt. Die mittleren Windgeschwindigkeiten des Waldes zeigen einen ähnlichen Verlauf wie die der Freifläche, wobei im Wald deutlich geringere Windgeschwindigkeiten beobachtet wurden. Der Vergleich der photosyntetisch aktive Strahlung zeigt ebenfalls einen deutlichen Unterschied zwischen Waldstation und Freifläche. Der Tagesgang der Freifläche ist wesentlich höheren Schwankungen unterworfen, während im Wald ein sehr ausgeglichener Tagesgang zu beobachten ist. Ein Blick in Tabelle eins zeigt, dass sowohl die Mittelwerte, als auch der Schwankungsbereich deutlich voneinander abweichen. Schlußfolgerungen Unterschiede im Temperaturverlauf waren vor allem im Vergleich von Boden- und Lufttemperaturen zu beobachten. Beschirmt durch das Kronendach kann sich der Boden im Wald längst nicht so stark erhitzen, wie dies im Freiland der Fall ist. Des weiteren wirken Kraut- und Moosschicht im Wald als Feuchtespeicher und puffern so Schwankungen im Verlauf des großräumigen Klimas ab. Dadurch, daß die Einstrahlung, der der Waldboden ausgesetzt ist, geringer ist als die Strahlung, die auf den Boden einer Freifläche trifft, ist natürlich auch die Abstrahlung geringer, was sich auf die Lufttemperatur des Waldes auswirkt. Auch hier sind die mittleren Tagesgänge des Waldes niedriger als die der Freifläche, jedoch ist der Unterschied bei weitem nicht so groß wie bei den Bodentemperaturen. Wind, der auf ausgeräumten Flächen eine größere Wirkung hat und damit warme Luftmassen verweht, kann eine der Ursachen dafür sein. Das bei Waldbeständen die primäre Energieumsatzfläche nicht der Boden, sondern der obere Bereich der Lichtkrone ist, sieht man an den Tagesgängen der photosyntetisch aktiven Strahlung. Der wesentlich ausgeglichenere Tagesgang des Waldes, ist Ergebnis der Überschirmung durch das Kronendach, welches eine, baumartenabhängig starke, dauerhafte Beschattung verursacht und damit die PAR-Strahlung in Bodennähe auf einem konstanten Niveau hält. Das Bestandesklima ist für Prozesse wie zum Beispiel Verjüngungswuchs oder Ausbreitung von Pollen von entscheidender Bedeutung.

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