Prof. Dr. Thomas Foken

Podiumsdiskussion Stadtökologie, 02.05.2018, 19.30 Uhr, Stephanshof, Bamberg

Gerade in Zeiten des Klimawandels und den Herausforderungen im Städtebau kommt der Natur in unseren Städten eine überragende Bedeutung zu. Wie kann ein neues Miteinander von Stadt und Natur in den nächsten Jahren aussehen?

 

 

"Landwirtschaft - quo vadis, Entwicklungstendenzen der Agrarwirtschaft", Triesdorf, 02.-03. Mai 2018

Vortrag: Auswirkungen des Klimawandels auf die Agrarwirtschaft

Veranstaltung der Landwirtschaftlichen Lehranstalten Triesdorf für Vorstände und Agrarreferenten von Banken

 

AGU Fall Meeting, New Orleans, 11-15 Dec. 2017

Poster: Evaluation of probe-induced flow distortion of Campbell CSAT3 sonic anemometers by numerical simulation

Matthias Mauder, Sadiq Huq, Frederik De Roo, Thomas Foken, Michael Manhart, and Hans Peter Schmid

The Campbell CSAT3 sonic anemometer is one of the most widely used instruments for eddy-covariance measurement. However, conflicting estimates for the probe-induced flow distortion error of this instrument have been reported recently, and those error estimates range between 3% and 14% for the measurement of vertical velocity fluctuations. This large discrepancy between the different studies can probably be attributed to the different experimental approaches applied. In order to overcome the limitations of both field intercomparison experiments and wind tunnel experiments, we propose a new approach that relies on virtual measurements in a large-eddy simulation (LES) environment. In our experimental set-up, we generate horizontal and vertical velocity fluctuations at frequencies that typically dominate the turbulence spectra of the surface layer. The probe-induced flow distortion error of a CSAT3 is then quantified by this numerical wind tunnel approach while the statistics of the prescribed inflow signal are taken as reference or etalon. The resulting relative error is found to range from 3% to 7% and from 1% to 3% for the standard deviation of the vertical and the horizontal velocity component, respectively, depending on the orientation of the CSAT3 in the flow field. We further demonstrate that these errors are independent of the frequency of fluctuations at the inflow of the simulation. The analytical corrections proposed by Kaimal et al. (Proc Dyn Flow Conf, 551–565, 1978) and Horst et al. (Boundary-Layer Meteorol, 155, 371–395, 2015) are compared against our simulated results, and we find that they indeed reduce the error by up to three percentage points. However, these corrections fail to reproduce the azimuth-dependence of the error that we observe. Moreover, we investigate the general Reynolds number dependence of the flow distortion error by more detailed idealized simulations.

 

9. Tagung des Fachausschusses Biometeorologie der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft, Stralsund, 28.11. - 30.11.2017

Zunahme der Netto-Kohlenstoffaufnahme in Waldgebieten

Thomas Foken, Wolfgang Babel, J. William Munger, Tiia Grönholm, Timo Vesela, Alexander Knohl

Seit etwa fünf Jahren wird in der Literatur berichtet, dass die Netto-Kohlenstoffaufnahme von Wäldern in den letzten 20 Jahren zugenommen hat. Als Ursachen wurden die Zunahme der Kohlendioxidkonzentration in den letzten 20 Jahren um ca. 10 % , die Verlängerung der phänologischen Phasen speziell im Frühjahr und die Temperaturzunahme um fast 1 Grad diskutiert. Derartige Zunahmen wurden auch für die im Vortrag näher untersuchten Flächen „Harvard Forest“ (MA, USA, Eiche-Ahorn-Tannen-Mischwald), „Hyytiälä“ (Finnland, boreale Kiefer) und „Waldstein-Weidenbrunnen“ festgestellt. Bei allen drei Messflächen zeigt die Zunahme der Netto-Aufnahme jedoch Sprünge, die durch die genannten Faktoren nicht erklärt werden können. Im Vortrag werden weitere Einflussfaktoren diskutiert, die vorrangig auf die Struktur des Bestandes abzielen. Struktur verändernde Faktoren sind dabei Schädlingsbefall und Windbruch, was sich auf die Dynamik des turbulenten Austausches auswirkt. Beim ohnehin heterogenen borealen Wald hat die Messhöhe durch den veränderlichen Footprint eine ausschlaggebende Bedeutung. In diesem Zusammenhang wird der Einfluss von Waldkanten und Änderungen in der kleinräumigen Bestandsstruktur diskutiert und durch Modellungen untermauert . Demgegenüber zeigt ein geschlossener Altbestand, „Hainich“ (Deutschland, Buche), wahrscheinlich bedingt durch sein Alter eine Abnahme der Netto-Kohlenstoffaufnahme. Abschließend werden Vorschläge unterbreitet, welche Größen erfasst werden müssen, um Trends in der Netto-Kohlenstoffaufnahme zuverlässig bewerten zu können.

 

Hungarian Academy of Sciences, Meteorological Scientific Days, Budapest, November 23, 2017

Present Status about Micrometeorology

Thomas Foken

Micrometeorology is a part of Meteorology that deals with observations and processes in the smaller scales of time and space, approximately smaller than 1 km and one day. Micrometeorological processes are limited to shallow layers with frictional influence. Well-known is the fundamental theory for the atmospheric surface layer published by Monin and Obukhov in 1954. During the last 40 years, significant progress has been made in the theoretical understanding of surface-layer processes and in the development of precision instruments. As a result, the number of available data sets has increased significantly, but scientific breakthroughs for a more realistic treatment of phenomena such as heterogeneous surfaces or stable boundary layers are still missing.

There has recently been a tendency in ecological and other research to unify flux measurements through the use of nearly identical instrumentation and data calculations, as in the ICOS project. This is contrary to new findings about the complicated exchange processes in and above tall vegetation and in peat-land and for chamber measurements. Data under stable stratification and low wind conditions in particular are eliminated. New software tools used to investigate and analyze these complicated structures. Non-standard calculation methods like the wavelet analysis are able to determine accurate fluxes even under non-steady state conditions.

For tall vegetation, the coupling between the atmosphere, the crown and the trunk space is important for studying the sources of the fluxes. This coupling has a daily and annual cycle and can be used to understand complicated exchange conditions, mainly for trace gases. But the heterogeneity of the vegetation and of the surrounding area can also have a significant influence on the measured fluxes. This may be a reason for the worldwide findings of an increased carbon uptake of ecosystems. Ongoing research issues are the phenomena like the not fulfilled energy balance closure at the earth surface and the calculation of footprints of a non-homogeneous area.

Air pollution modelling and the support of emergency cases require meteorological information of some typical meteorological parameters such as wind velocities, air temperature, humidity, atmospheric stability, etc., which show temporal and spatial variations over heterogeneous surfaces. Micrometeorology is the science which provides the basic information for this applied fields of meteorology.

 

Hungarian Meteorological Service, November 21, 2017, 15-16

Dénes Berényi's Textbook "Mikroklimatology' (1967, in German) - From Geiger to the Modern Micrometeorology

Thomas Foken

Exactly 50 years ago Dénes Berényi’s textbook “Mikro-Klimatologie” was published in Hungary in German language. Wrongly, the book is only well-known to a small German speaking community of micro-meteorologists and micro-climatologists. It is not as famous as Geiger’s “Klima der bodennahen Luftschicht” (The climate near the ground), but it has a much better theoretical basis – mainly a hydrodynamic basis. Unfortunately, Berényi did not have seen the fundamentality of Monin and Obukhov’s similarity theory. Nevertheless, it is one of the important textbooks in the middle of the last century together with the books of Lettau, Sutton, and Geiger. The presentation gives a historical survey of this time and Berényi’s merits.

 

Fluxnet Workshop 2017, Berkeley, CA, June 7-9, 2017

Breakout: Flux measurements and interpretation in non-ideal conditions

Thomas Foken, Stefan Metzger, Sonia Wharton

 

Wageningen University, May 01, 2017, 13:30

Wind throw, bark beetles and climate change: Research at the Waldstein site

Thomas Foken

see BayCEER-colloquium, Febr. 01, 2017

 

European Geosciences Union General Assembly 2017 Vienna , 23–28 April 2017

Vortrag: AS 2.2, Apr. 24, 14:00, Sadiq Huq et al. "Evaluation of probe-induced flow distortion of Campbell CSAT3 sonic anemometers by numerical simulation"

Poster: SSS9.17, Apr. 26, 17:30, Yakov Kuzyakov et al. "Pasture degradation in Tibet: Drivers, mechanisms and consequences for C stocks and ecosystem stability"

 

Volkshochschule Bamberg-Land, Laubend, 10. März 2017

Klimawandel in Oberfranken

Thomas Foken

siehe Veranstaltung am 23. September 2016

 

Energie- und Klima-Allianz Forchheim, 09. Februar 2017

Klimaveränderungen in Oberfranken und mögliche Anpassungsstrategien

Thomas Foken

siehe Veranstaltung am 23. September 2016

 

BayCEER-Kolloquium, 02. Februar 2017

Wind throw, bark beetles and climate change: Research at the Waldstein site

Thomas Foken

The presentation focuses on fluxes of energy, carbon dioxide and matter in and above a Central European spruce forest. The transition from a forest affected by acid rain into a heterogeneous forest occurred as a result of wind throw, bark beetles and climate change. Scientific results obtained over the last 20 years at the FLUXNET site DE-Bay (Waldstein-Weidenbrunnen) are shown together with methods developed at the site, including the application of footprint models for data-quality analysis, the coupling between the trunk space and the atmosphere, the importance of the Damköhler number for trace gas studies, and the turbulent conditions at a forest edge. Also model studies such as higher-order closure models, Large-Eddy Simulations, and runoff models for the catchment will be compared with the experimental data. Moreover, by highlighting processes in the atmosphere it offers insights into the functioning of the ecosystem as a whole.

The results will be published in the Book “Energy and Matter Fluxes of a Spruce Forest Ecosystem”, edited by T. Foken, Springer 2017, 410 p.

 

19. Bamberger Morphologietage, 14. Januar 2017

Klimawandel in der Pathologie

Thomas Foken

 

Arbeitskreis Klima, Bad Dürkheim, 04.-06. November 2016

Are Trend Analyses from FLUXNET Station Data Realistic?

Thomas Foken, Wolfgang Babel

siehe American Meteorological Society, Salt Lake City, June 19-24

 

Klimawandel in Oberfranken, 23. September 2016, Bamberg

Die seit Beginn der Industrialisierung einsetzende globale Erwärmung ist nachweislich anthropogenen Ursprungs und die weitere Emission von Treibhausgasen wird diesen Prozess verstärken. Neben der Erläuterung der physikalischen Ursachen und der weltweiten Auswirkungen wird besonders auf die auch in Oberfranken deutlich erkennbaren Anzeichen und zukünftige Entwicklungen im Vortrag eingegangen. Politisch wird angestrebt, die Erwärmung nicht über 2 Grad gegenüber dem vorindustriellen Niveau ansteigen zu lassen. Im Vortrag wird aufgezeigt, wie dieses Ziel in Oberfranken erreicht und wie Vorsorge gegen die Auswirkungen des schon eingesetzten Klimawandels getroffen werden kann. Veranstaltung der Naturforschenden Gesellschaft Bamberg.

 

Swedish University of Agricultural Sciences, Umeå, September 07, 2016

Energy and Matter Flux Measurements above Tall Vegetation

There has recently been a tendency to unify flux measurements through the use of nearly identical instrumentation and data calculations, as in the ICOS project. This is contrary to new findings about the complicated exchange processes in and above tall vegetation and in peat-land and for chamber measurements. New software tools used to investigate and analyze these complicated structures. Typical for the uniform data calculation is the u* threshold used to eliminate all data under conditions with low or intermittent turbulence. Therefore, data under stable stratification and low wind conditions in particular are eliminated, which mainly occurs in polar regions. Alternatively, a data selection made according to the data quality offers the possibility of increasing the number of stable and low-wind data for the gap-filling procedure. If the gap-filling procedure is biased due to the data selection, it has a significant influence on cumulative fluxes, e.g. in the polar night. Non-standard calculation methods like the wavelet analysis are able to determine accurate fluxes even under non-steady state conditions. For tall vegetation, the coupling between the atmosphere, the crown and the trunk space is im-portant for studying the sources of the fluxes. This coupling has a daily and annual cycle and can be used to understand complicated exchange conditions, mainly for trace gases. But the heterogeneity of the vegetation and of the surrounding area can also have a significant influ-ence on the measured fluxes. The latter is responsible for the energy balance closure and the first can generate a non-homogeneous flux distribution within the footprint area. The overall aim of the presentation is to understand the complexity of flux measurements, which needs site-specific investigations and probably also site-specific calculation protocols.

American Meteorological Society, Salt Lake City, June 19-24

Assessing the impact of a decade-long drainage on a permafrost ecosystem through multi-disciplinary observations, J9.1

Mathias Goeckede, Fanny Kittler, M. J. Kwon, Thomas Foken, S. Zimov, and Martin Heimann

This study presents findings from a multi-disciplinary disturbance experiment established on the floodplain of the Kolyma River near Chersky, Northeast Siberia. Parts of our site have been artificially drained by ditches since 2004 to study shifts in biogeochemical and biogeophysical ecosystem properties following a sustained lowering of the water table. In particular, we are interested in changes in carbon and energy flux patterns, and resulting effects on the sustainability of the permafrost carbon pool. We conduct a paired experiment with two uniformly instrumented sites representing drained and reference tundra, respectively. Year-round fluxes of carbon (CO2 and CH4) and energy are available from two eddy-covariance towers, supplemented by a comprehensive monitoring of surface layer meteorology. These tower datasets are supplemented by observations targeting microsite flux rates with flux chamber transects, microbial and vegetation community structures, radiocarbon signals, nutrient availability and seasonal dynamics in phenology. Through our multi-disciplinary observations we can document that the drainage triggered a suite of secondary changes in ecosystem properties, including e.g. vegetation structure (more tussocks and shrubs), snow cover regime (earlier buildup, earlier snow melt), soil temperature (warmer soils throughout the year) and thaw depth (reduced). Concerning the energy budget, this results in an intensification of energy transfer to the lower atmosphere, particularly in form of sensible heat. The CO2 exchange between ecosystem and atmosphere is intensified as well, with drainage leading to both higher assimilation (taller vegetation) and respiration (warmer topsoils) rates. Increases in respiration dominate here, thus the net sink strength of the ecosystem for CO2 is reduced as a consequence of lowering the water table. CH4 emissions are reduced by more then 50% following the drainage, since in the disturbed area conditions for both production (dryer soils) and transport (less plant-mediated transport due to shifts in vegetation) have negative impacts on flux rates. Summarizing, drainage results in complex effects with both positive and negative contributions to the net global warming potential of this ecosystem, with the long-term effect most likely leading to a positive feedback with global warming.

 

Are Trend Analyses from FLUXNET Station Data Realistic? J1.1

Thomas Foken, Wolfgang Babel


Extensive studies are available which analyze time series of carbon dioxide and water flux measurements of FLUXNET sites over many years and link these results with climate zones or even climate change. Analysis of the nearly 20 years of measurements of the Waldstein-Weidenbrunnen (DE-Bay) site has shown that several breakpoints, with different causes, are visible in the time series. The trend to a larger carbon uptake is realistic but probably has reasons other than climate change, and we identified several likely causes. There was an affect on small fluxes due to the low bit resolution in the first years, mainly in the carbon rather than in the water fluxes. Under these circumstances the influence of possible mechanical turbulence may have a stronger influence on the flux than does the footprint. The forest was, in the first years, very much affected due to forest decline, and convalesced after a liming. In the last ten years the site was much affected by beetles and wind-throw. The fluxes increased, obviously due to a larger heterogeneity, but this could also indicate a shift of the “area of maximal fluxes” found in Large Eddy Simulations. All these effects also have an influence on the gap filling routine. Furthermore, the inter-annual variation of the carbon and water fluxes, especially of extreme years, is so large that the data are scattered over published climate diagrams. In conclusion: Possible sensor and site-specific effects may be much larger than climate trends. Because the FLUXNET stations were built up 10–20 years ago at nearly ideal forest sites, which are now often much more heterogeneous, a possible site-specific trend should be visible. Therefore, for climate and trend analysis, a careful analysis of the metadata of stations is recommended and not only the download of data from a database. Acknowledgement: This analysis is based on the work of many researchers

 

Poster: Turbulence regimes and the validity of similarity theory in the stable boundary layer during EBEX-2000

Zhongming Gao, Heping Liu, Eric S. Russell, Thomas Foken, and Steven P. Oncley

The objective of this work is to investigate the difference of the turbulence characteristics and its structures in the stable stratified atmospheric boundary layer (ABL) during daytime and nighttime. During the Energy Balance Experiment (EBEX-2000) that was conducted in the San Joaquin Valley of California in August 2000, ten flux towers were erected in a flat cotton field. Patch-by-patch irrigation over the field and horizontal advection of dry air from a bare dirt field create an “oasis effect” (stable ABL) in the afternoon. Two groups of data were selected under daytime stable and nighttime stable conditions, to analyze the difference of turbulence characteristics and its structures in the stable ABL during daytime and nighttime using continuous wavelet transform and empirical ensemble mode decomposition. From the continuous wavelet analysis, the comparisons of size and impacts of eddies will be presented in terms of the daytime and nighttime stable conditions. A case study showing the difference of turbulence during daytime and nighttime stable conditions will be illustrated. The validity of Monin-Obukhov similarity theory under daytime and nighttime stable conditions will also be examined.

 

 Micrometeorological problems of air pollution studies, Washington State University, Pullman WA, June 16, 2016

Thomas Foken

Air pollution modelling and the support of emergency cases require meteorological information of some typical meteorological parameters such as wind velocities, air temperature, humidity, atmospheric stability, etc., which show temporal and spatial variations over heterogeneous surfaces. Micrometeorology is the science which provides the basic information for this applied fields of meteorology.
After an introduction to typical parameters of air pollution studies like the Pasquill stability classes, this presentation is focused on five important problems of the recent micrometeorological research:
- Scales of modelling and measurement and possible gaps
- Footprint in a heterogeneous landscape
- Determination of surface fluxes and the energy balance closure problem
- Exchange processes by coherent structures
- Chemical reactions of trace gases and turbulence
Finally, conclusions show the relevance of these micrometeorological studies to the air pollution problems.

 

Auf den Wegen des Klimawanderweges der Landesgartenschau 2012, 13. Juni 2016

Der Klimawanderweg auf der Landesgartenschau 2012 in Bamberg sollte den Besuchern das Problem Klima und Klimawandel und die Bedeutung von Lokalklimaten für Flora und Fauna näherbringen. Häufig sind kleinräumige lokalklimatische Unterschiede recht beachtlich, doch werden auch diese durch die immer stärker fortschreitende Erderwärmung beeinflusst. Der Weg sollte aber auch dem Garteninteressierten zeigen, wie Lokalklimate bei entsprechender Gartengestaltung für die Pflanzungen optimale Umgebungsbedingungen schaffen können. Die Einbeziehung von lokalen Klimaten, wie sie in Siedlungsgebieten und ihrer Umgebung anzutreffen sind, sollte auch den Blick für die Stadt- und Landschaftsgestaltung erweitern und helfen und für den Erhalt der Umwelt wirksame Argumente zu liefern. Auch wenn die 14 Tafeln innerhalb des Erba-Geländes der Landesgartenschau nicht mehr vorhanden sind (befinden sich auf dem Gelände des Ökologisch-Botanischen Gartens in Bayreuth), so können die einzelnen Stationen immer noch begangen und erläutert werden. Mit einer ergänzenden Wanderung über den Bamberger Weg zum Michelsberg kann das Bamberger Lokalklima ergänzend erläutert werden. Es wird damit gezeigt, dass Klima nicht etwas Abstraktes ist, sondern Einflüsse auf den unmittelbaren menschlichen Lebensraum hat. Die Wanderung ist eine Veranstaltung der Naturforschenden Gesellschaft Bamberg

 

 Landwirtschaftliche Lehranstalten Triesdorf "Landwirtschaft - Quo Vadis", 25.04.2016

Auswirkungen des Klimawandels auf die Agrarwirtschaft
 
Thomas Foken
 
Veranstaltung für Vorstände und Agrarreferenten von Banken
 
 

EGU, OA 2.3, Vienna, 21.03.2016

Poster: Trends in long-term carbon and water fluxes - a case study from a temperate Norway spruce site

Wolfgang Babel, Johannes Lüers, Jörg Hübner, Andrei Serafimovich, Christoph Thomas, and Thomas Foken

In this study we analyse eddy-covariance flux measurements of carbon dioxide and water vapour from 18 years at Waldstein-Weidenbrunnen (DE-Bay), a Norway spruce forest site in the Fichtelgebirge, Germany. Standard flux partitioning algorithms have been applied for separation of net ecosystem exchange NEE into gross ecosystem uptake GEE and ecosystem respiration Reco, and gap-filling. The annual NEE shows a positive trend, which is related to a strong increase in GEE, while Reco enhances slightly. Annual evapotranspiration increases as
well, while atmospheric demand, i.e. potential evapotranspiration, shows inter-annual variability, but no trend. Comparisons with studies from other warm temperate needle-leaved forests show, that NEE is at the upper range of the distribution, and evapotranspiration in Budyko space is in a similar range, but with a large inter-annual variability. While this trends are generally in agreement with findings from other locations and expectations to climate change, the specific history at this site clearly has a large impact on the results: The forest was in the first years very much affected due to forest decline and convalesced after a liming. In the last ten years the site was much affected by beetles and windthrow. Thus the more recent positive trends may be related to increased heterogeneity at the site. As FLUXNET stations, built 10-20 years ago, often started with “ideal forest sites”, increasing heterogeneity might be a more general problem for trend analysis of long-term data sets.

 

DACH 2016, Berlin, 14.-18.03.2016

Messung turbulenter Flüsse unter instationären Bedingungen

Carsten Schaller, Mathias Goeckede und Thomas Foken

Die Messung turbulenter Flüsse unter instationären Bedingungen ergibt nach üblichen Qualitätsbewertungen in der Regel eine unzureichende Datenqualität. Dies ist nur ein geringes Problem bei Sonnenaufgang und –untergang, da die Flüsse klein sind. Am Tage beim Durchgang von Mikrofronten u.ä. können aber erhebliche Flussanteile nicht richtig bestimmt werden. Es wird gezeigt, dass die Auswertung der Flüsse mittels der Spektren der Wavelet-Koeffizienten bei stationären Bedingungen identische Ergebnisse wie die Eddy-Kovarianz-Methode zeigt, bei instationären Bedingungen aber deutlich unterschiedliche Flüsse, zumal diese zeitlich auch hoch aufgelöst (1-2 Minuten) gerechnet werden können. Die Ergebnisse werden an einem Beispiel dokumentiert: Untersuchung der Methanflüsse bei einem synoptischen Frontdurchgang über Permafrostböden in Ostsibirien. Mit der Zunahme der Windgeschwindigkeit wird Methan bodennah advektiert, was sich durch kurzzeitig hohe Flüsse zeigt.


Poster: Meteorologische Messungen während der totalen Sonnenfinsternis am 20. März 2015 in Ny-Ålesund, Spitzbergen

Alexander Schulz, Christoph Ritter, Marion Maturilli, Julia Boike, Carsten Schaller, Klaus Dethloff und Thomas Foken

Neben der Astronomie ist die Meteorologie in besonderem Maße an totalen Sonnenfinsternissen interessiert, da innerhalb kürzester Zeit in klar definierter Weise die Globalstrahlung von einem maximalen Wert auf Null sinkt und in gleicher Weise wieder zunimmt. Dies lässt sich nicht bei Sonnenauf- und -untergang oder bei Bewölkungsdurchzug beobachten. Zwei Phänomene sind dabei von besonderem Interesse: Die Ausbildung eines thermischen Zirkulationssystems mit Windmaximum ca. 15-30 Minuten vor der totalen Phase und einem Minimum in etwa
gleichem Abstand nach der Totalität. Zum anderen lassen sich die Reaktionsgeschwindigkeiten meteorologischer Größen wie Temperatur und langwellige Strahlung aber auch der vertikalen Gradienten und turbulente Flüsse auf die Veränderung der kurzwelligen Strahlung bestimmen, die ggf. bei Modellparametrisierungen z. B. bei wechselnder Bewölkung angewandt werden können. Die entsprechenden Messergebnisse werden mitgeteilt, wobei die turbulenten Flüsse mit einem Wavelet-Auswerteverfahren mit einer Minute Auflösung gerechnet wurden. Die Besonderheit der Auswertungen von Ny-Ålesund liegt in der Messung über Schneedecke. Da die Totalität kurz vor Mittag bei völlig klarem Himmel eintrat, war der Energieinput trotz des noch niedrigen Sonnenstandes ausreichend, um die Untersuchungen durchführen zu können.

 

Einführung zum Klimawanderweg im ÖBG der Universität Bayreuth, 23.02.2016, 09:30-11:30, ÖBG-Seminarraum

Veranstaltung für GartenführerInnen und GärtnerInnen des Ökologisch-Botanischen Gartens der Universität Bayreuth. Grundlage sind die Materialien zum Klimawanderweg auf der Landesgartenschau 2012 in Bamberg.

 

AGU Fall Meeting, San Francisco, 14.-18.12.2015

Poster: Alignment of Surface-Atmosphere Exchange Sensors at Sloped Sites: An Integrated Strategy

Stefan Metzger, Edward Ayres, Robert Clement, David Durden, Thomas Foken, Andrew Kowalski, Hongyan Luo, J. McCaughey, Natchaya Durden, Penelope Serrano-Ortiz, Jielun Sun 

Closure of the energy balance on the earth's surface is regarded as an indicator that the measurements of radiative, turbulent, diffusive and storage fluxes fulfill fundamental methodological assumptions. However, for sloped measurement sites the different terms contributing to the energy balance are not aligned along the axes of a single reference coordinate system. Consequently, a measurement and data processing strategy is needed that enables consistently quantifying each contributing term.The National Ecological Observatory Network (NEON) is currently deploying surface-atmosphere exchange sensors at several dozen measurement sites, 50% of which are located on slopes up to 20 degrees. To enable unbiased observations across sites, the incident angle between a flux and its measurement should be minimized, and instrument limitations and spatial representativeness need to be considered. Here, we present a strategy that combines site-adaptive instrument alignment with real-time attitude tracking and a set of trigonometric, radiative and source area conversions. This allows obeying the physical limitations underlying radiation, turbulence, profile and soil heat flux sensors, while providing observations in a consistent frame of reference. The strategy is evaluated against initial findings from the first months of surface-atmosphere exchange sensor deployments at NEON.

 

VHS und Energie- und Klima-Allianz Forchheim, 11.11.2015

Ist der Klimawandel noch beherrschbar?

Thomas Foken

siehe VHS Regensburg, 16.03.2015

 

Klimarat der Stadt und des Landkreises Bamberg, 03.11.2015

Klimawandel in Bamberg

Thomas Foken 

Die seit Beginn der Industrialisierung einsetzende globale Erwärmung ist nachweislich anthropogenen Ursprungs und die weitere Emission von Treibhausgasen wird diesen Prozess verstärken. Die auch in Bayern deutlich erkennbaren Auswirkungen und zukünftige Entwicklungen werden im Vortrag aufgezeigt. Politisch wird angestrebt, die Erwärmung nicht über 2 Grad gegenüber dem vorindustriellen Niveau ansteigen zu lassen. Im Vortrag wird aufgezeigt, wie dieses Ziel in der Stadt und im Landkreis Bamberg erreicht werden kann und wie Vorsorge gegen die Auswirkungen des schon eingesetzten Klimawandels getroffen werden kann.

 

Kreisverband Bündnis 90 DIE GRÜNEN Neustadt/WN, 17.09.2015

Windkraft - mehr als nur eine Maßnahme der Energiewende!

Thomas Foken 

Die Akzeptanz der Windkraft hat sehr darunter gelitten, das offensichtlich nur die gefährlichen und am Ort der Erzeugung unansehnlichen Atomkraftwerke durch viele über das ganze Land verteilte Windkraftanlagen mit nur ungenau bekannten Gefahren abgelöst werden sollen. Die Energiewende ist aber auch ein Teil des Klimaschutzes und wenn es im Dezember in Paris zu verbindlichen Klimaschutzmaßnahmen kommt, dann werden die eigentlich bekannten und mit höchster Dringlichkeit umzusetzende Ausstiegsszenarien aus den fossilen Energie-quellen zur zwingenden Realität. Damit müssen die erneuerbaren Energien und insbesondere die Windkraft neu bewertet werden. Der Vortrag wird in die Problematik einleiten und insbesondere Probleme und Möglichkeiten der Nutzung der Windenergie mit Focus auf Nordbayern diskutieren, sowie Anregungen geben, wie Landkreise und Gemeinden und jeder einzelne Bürger sich dieser Problematik stellen können.

 

Universität Basel, 12.05.2015

Perspektiven in der Mikrometorologie

Thomas Foken

see Leipzig 05.02.2015

 

Hungarian Meteorological Society, 09.04.2015

Actual Questions of Micrometeorology

Thomas Foken

see Leipzig, 05.02.2015

 

VHS Regensburg, 16.03.2015

Ist der Klimawandel noch beherrschbar?

Thomas Foken

Die seit Beginn der Industrialisierung einsetzende globale Erwärmung ist nachweislich anthropogenen Ursprungs und die weitere Emission von Treibhausgasen wird diesen Prozess verstärken. Die auch in Bayern deutlich erkennbaren Auswirkungen und zukünftige Entwicklungen werden im Vortrag aufgezeigt. Politisch wird angestrebt, die Erwärmung nicht über 2 Grad gegenüber dem vorindustriellen Niveau ansteigen zu lassen. Dies würde gewährleisten, dass das Erdwetter dem heutigen ähnlich ist und Lebensgrundlage für die Erdbevölkerung bietet. Das Erreichen dieses Ziels erscheint sehr fraglich, obwohl der letzte IPCC-Bericht (2013/14) dazu klare Aussagen liefert.

 

Collibri-Buchhandlung, Bamberg, 10.02.2015

Alle reden vom Klimawandel – Was wissen wir wirklich?

Thomas Foken 

Der Klimawandel ist heute in unseren Medien allgegenwärtig. Aber wissen wir wirklich die physikalischen Hintergründe, die Dimensionen des schon eingetretenen oder demnächst erwarteten Klimawandels?Und kennen wir zudem seine sozialen, ökonomischen und politischen Auswirkungen?In der Veranstaltung wird Prof. Dr. Thomas Foken (Universität Bayreuth) Bücher über Meteorologie, Klima und dessen Auswirkungen vorstellen, die sowohl für Laien als auch für Lehrer und politische Verantwortungsträger geeignet sind. 

 

Leipziger Meteorologisches Kolloquium, 05.02.2015

Perspektiven in der Mikrometorologie

Thomas Foken

Die Mikrometeorologie beschreibt atmosphärische Prozesse in der atmosphärischen Grenz-schicht im Maßstab meso-γ und kleiner (bis zu wenigen Stunden und bis zu ca. 20 km Ausdehnung), wird aber speziell im deutschen Sprachraum kaum wahrgenommen, obwohl es sich gerade um jenen Bereich handelt, in dem nahezu alle menschlichen Aktivitäten stattfinden. Häufig erschöpfen sich die Kenntnisse über die theoretischen Grundlagenin dem Wissen über die Monin-Obukhov’schen Ähnlichkeitstheorie von 1954 und Ökologen brauchen Mikrometeorologen, um die nicht ganz einfach zu handhabende Eddy-Kovarianz-Methode zur Flussbestimmung zum Einsatz zu bringen. Der Vortrag will zeigen, dass Mikrometeorologie mehr ist als das Geschilderte und durchaus interessante Perspektiven auch für die Forschung aufweist. Ein Schwerpunkt ist das Up- und Down-Scaling speziell in unseren vorwiegend heterogenen Landschaften, d.h. wie kommt man von den Punktmessungen zu Aussagen von Gitterelemen-ten numerischer Modelle bzw. wie können Satellitenmessungen genutzt werden, um lokale Parameter zu bestimmen. Eine besondere Schwierigkeit besteht in der Kopplung verschiedener Modelle, die nur sinnvoll über Flüsse erfolgen kann. Allerdings erfassen Messungen tur-bulenter Flüsse im Allgemeinen nur einen Teil des Flusses, da Transporte auch durch größere Wirbel (sekundäre Zirkulationen) erfolgen, die messtechnisch kaum erfassbar sind. Auch ist der turbulente Austausch hinsichtlich der Struktur nicht nur durch zufallsverteilte Wirbel (Rey-nolds-Turbulenz) gekennzeichnet sondern auch durch kohärente Strukturen, die gut organisiert sind und durch bisherige Theorien kaum erfasst werden. Besondere Probleme bestehen in der Nacht und bei stabiler Schichtung, wo diese Strukturen dominieren aber auch zeitweise jeglicher Energie- und Stoffaustausch fehlt. Dies bedeutet besondere Herausforderungen, um verlässliche experimentelle Daten und Modellparametrisierungen für die im Klimasystem höchst sensiblen polaren Gebiete zu bekommen. Der Vortrag behandelt diese Probleme an anschaulichen Beispielen und zeigt Perspektiven für die mikrometeorologische Forschung für die nächsten Jahre auf.

 

8. BIOMET, Dresden, 2.-3.12.2014

Exchange of energy and matter near the forest floor

Foken, F. X. Meixner, J. Lüers, M. Riederer, M. Sörgel, W. Babel

Very often the lowest atmospheric layer near the surface, with a thickness up to about one meter, is decoupled from the layers above. This results from the friction at the surface or the presence of stable stratification close to the ground. This phenomenon has been not only found above water and ice surfaces, but also above the forest floor. Examples will be shown for the Waldstein-Weidenbrunnen site. Consequences are very high carbon dioxide and nitrogen oxide concentrations close to the ground. There is no mixing with the air in the upper part of the trunk space.  NO accumulates in the decoupled layer close to the surface as ozone is depleted quite fast by chemical reactions and transport is limited between the layers. Because of the very shallow volume (some centimeter thickness) close to the floor, carbon dioxide flux from the soil is limited by the high concentration in the atmospheric layer above the soil. This phenomenon, which is very typical in the first half of the night when typical turbulent events like “low level jets” or “coherent structures” are absent, has a significant influence on measuring methods and the calculation of air advection and the storage term in the forest.