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Micrometeorological measurements during the total solar eclipse of August 11, 1999

Foken, Thomas; Wichura, Bodo; Klemm, Otto; Gerchau, Jörg; Winterhalter, Martin; Weidinger, Tamás

Meteorologische Zeitschrift Vol. 10 No. 3 (2001), p. 171 - 178

published: May 1, 2001

DOI: 10.1127/0941-2948/2001/0010-0171

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Abstract

Micrometeorological measurements of radiation, atmospheric and soil parameters, and turbulent energy and momentum fluxes, ozone and carbon dioxide fluxes have been conducted over a maize field at Freising-Weihenstephan in Southern Germany during the total solar eclipse on August 11, 1999. For the period 30 minutes before and after the totality the weather conditions at the location where the micrometeorological measurements were made was satisfactory. Several connections between the irradiation and other meteorological parameters over a maize field have been found. The time response between irradiation and the long-wave upward radiation was only a few minutes, whereas almost all parameters caused by the turbulent transport had a time shift of up to 30 minutes. A period of nearly 30 minutes with reduced turbulence regime after the totality was found. Using a wavelet transformation for the time series, a change of time scales from longer to shorter ones was observed before the totality, and after the turbulence increased in the short time scales. The investigation of the residuum of the closure of the energy balance showed that with a time shift for the latent heat flux (unlike the net radiation) after the totality, a better energy budget closure was obtained.

Kurzfassung

Mikrometeorologische Messungen der Strahlung, atmosphärischer und Bodenparameter und der turbulenten Energieflüsse, des Impulsflusses und der Flüsse von Ozon und Kohlendioxid erfolgten über einem Maisfeld in Süddeutschland während der totalen Sonnenfinsternis am 11. August 1999. Am Messstandort Freising-Weihenstephan herrschten in einem Zeitraum von 30 Minuten vor und nach der Totalität befriedigende Bedingungen für mikrometeorologische Untersuchungen. Somit konnten verschiedene Wechselwirkungsbeziehungen zwischen der Einstrahlung und anderen meteorologischen Parametern über einem Maisfeld gefunden werden. Während die Zeitverschiebung zwischen der Einstrahlung und der langwelligen Ausstrahlung nur wenige Minuten betrug, war für alle Parameter, die durch ein turbulentes Regime beeinflusst wurden, eine zeitliche Verzögerung der Reaktion auf die Totalität um ca. 30 Minuten zu verzeichnen. Es konnte eine Periode von ca. 30 Minuten Dauer nach der Totalität mit reduziertem turbulenten Regime festgestellt werden. Mittels Wavelet-Transformation der Zeitreihen konnten die Veränderung der Zeitskalen der Turbulenz vor der Totalität von längeren zu kürzeren Skalen und die Turbulenzzunahme nach der Totalität beginnend mit kürzeren Zeitskalen gezeigt werden. Untersuchungen zum Residuum der Schließung der Energiebilanz am Erdboden zeigten eine bessere Schließung bei einem gegenüber der Strahlungsbilanz zeitversetzten latenten Wärmestrom.