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Upgrading the coupled vegetation boundary layer model HIRVAC by new soil water and interception modules

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The coupled atmospheric boundary layer model HIRVAC (High Resolution Vegetation Atmosphere Coupler) combines a 1.5 dimensional planetary boundary layer model (developed at the Humboldt University Berlin) and the mechanistic photosynthesis module PSN6 (University of Bayreuth) as well as a soil water module. This multi layer model includes a vertically structured vegetation and covers a range from 0–2 km height. The model layers are coupled via the turbulent exchange using a K-approach. Recent work aimed to include several new modules to enable model calculations for realistic conditions. Therefore rainfall and a multi layer interception and a soil water module were included. Further the light extinction through the canopy was upgraded by including sunfleck dynamics for calculating a more realistic radiation distribution within and below canopy. The upgraded model version was run for the Anchor Station in Tharandt where various measurements for comparison with model results are available. The obtained results demonstrate that periods of several days can be modelled successfully. A good model performance was found for both, soil water and interception. The modelled energy fluxes finally confirm the reliability of the overall model performance.

HIRVAC kombiniert ein an der Humboldt-Universität Berlin entwickeltes 1,5-dimensionales atmosphärisches Grenzschichtmodell und das mechanistische Photosynthesemodul PSN6 (Universität Bayreuth) sowie ein Bodenwassermodell. Das mehrschichtige Modell beinhaltet einen vertikal strukturierten Vegetationsteil und umfasst die untere Atmosphäre bis 2 km Höhe. Die Modellschichten sind über den turbulenten Austausch (K-Ansatz) miteinander gekoppelt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, verschiedene neue Module für Niederschlag, Mehrschichtinterzeption und Bodenwasser in HIRVAC zu integrieren, um Modellberechnungen für realistische Bedingungen zu ermöglichen. Des weiteren wurden die Ansätze zur Lichtinterzeption durch die Vegetation verändert, um eine realistischere Strahlungsverteilung innerhalb der Vegetation und an der Erdoberfläche zu erhalten. Mit der aktualisierten Modellversion wurden Simulationen für die Ankerstation Tharandt durchgeführt, an der verschiedene Messungen zum Vergleich mit den Modellergebnissen vorliegen. Die Ergebnisse zeigen, dass Perioden von einigen Tagen erfolgreich simuliert werden können. Eine gute Modellperformance wurde sowohl für das Bodenwasser als auch die Interzeption erzielt und durch die modellierten Energieflüsse überwiegend bestätigt.

Document Type: Research Article


Publication date: April 1, 2005

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