Atmospheric boundary layer monitoring at the Meteorological Observatory Lindenberg as a part of the "Lindenberg Column": Facilities and selected results

Abstract

Systematic aerological soundings and related technological development and scientific interpretation have been performed at the Meteorological Observatory Lindenberg (MOL) since the beginning of the last century. These activities were always connected with the practical demands of weather forecasting and of climatological research. During the last decade the reduction of the grid size in numerical weather prediction models, the requirements of nowcasting and an increasingly detailed physical description of the climate system in numerical models created the need for comprehensive data on land surface and boundary layer processes. Taking into account this tendency, new experimental facilities for boundary layer investigations were installed at the MOL in addition to the complex on ground-based remote sensing systems and standard radiosoundings. These include a special boundary layer field site (in German: Grenzschichtmessfeld = GM), networks of energy budget stations, rain gauges and radiation sensors and a large-aperture scintillometer. These facilities are briefly characterised and a few examples from continuous long-term measurements and from case studies of boundary layer parameters are presented. The boundary layer measurements as an integral part of the observatory's monitoring program supplemented by measuring campaigns are an important contribution to the DWD-strategy "observation and simulation". They have been the basis for the integration of the MOL as a reference site within different international research programs steered by WMO-WCRP. Das Meteorologische Observatorium Lindenberg (MOL) arbeitet seit nahezu 100 Jahren auf dem Gebiet einer systematischen messtechnischen Erfassung und wissenschaftlichen Interpretation des Vertikalaufbaus der Atmosphäre. Diese Aktivitäten waren stets auch eng verknüpft mit den praktischen Anforderungen der Wetterprognose und der Klimaforschung an die Bereitstellung geeigneter Messdaten. Die aktuellen Forderungen bei der Vorhersage mikro- und mesoskaliger Atmosphären- und Wetterzustände und die entsprechende Reduktion der Gitterweite in den numerischen Prognosemodellen führten in der zurückliegenden Dekade zur Verstärkung der Observatoriumsarbeiten des MOL bei der Erfassung und Untersuchung von Strukturen in der planetaren Grenzschicht und von Wechselwirkungsprozessen zwischen der heterogenen Landoberfläche und der Atmosphäre. Das dafür installierte Observatoriumsmessprogramm umfasst zusätzlich zu den am MOL betriebenen bodengebundenen Fernerkundungssystemen und den Routineradiosondierungen ein spezielles Grenzschichtmessfeld (GM) in Falkenberg, Netze von mikrometeorologischen, Niederschlags- und Strahlungsstationen in der Umgebung des MOL sowie ein Large-Aperture Scintillometer. Diese Anlagen werden kurz beschrieben, und es werden ausgewählte Ergebnisse der Dauermessungen sowie von Fallstudien präsentiert. Das Grenzschichtmessprogramm ist als integraler Bestandteil des Monitorings am MOL, ergänzt durch Messkampagnen, ein Teil der DWD-Strategie ,,Observation und Simulation" und eine wesentliche Voraussetzung für die z.T. realisierte und weiterhin geplante Integration des MOL als Referenzstation in internationalen Forschungsprogrammen unter Federführung von WMO-WCRP.