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The numerical flow model MISKAM: State of development and evaluation of the basic version

Eichhorn, Joachim; Kniffka, Anke

Meteorologische Zeitschrift Vol. 19 No. 1 (2010), p. 81 - 90

published: Feb 1, 2010

DOI: 10.1127/0941-2948/2010/0425

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ArtNo. ESP025011901006, Price: 29.00 €

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Abstract

The numerical flow and pollutant dispersal model MISKAM has gained a high level of acceptance by meteorological consultants, environmental agencies and other users. This article intends to serve as a reference of the actual state of development of the flow model as well as a comprehensive documentation of its evaluation. It summarises validation experiments for neutrally stratified flow around different obstacle configurations carried out in accordance with the guideline 'Prognostic microscale wind field models - Evaluation for flow around buildings and obstacles' (VDI, 2005). The evaluation procedure includes internal consistency checks as well as comparisons with wind tunnel data. In most of the test cases the performance of MISKAM clearly exceeds the requirements of the guideline. In particular, the model passes the consistency checks perfectly while some deviations occur between model results and measurements. These deviations result either from well-known problems of the turbulence closure adopted by MISKAM or from inconsistencies of the wind tunnel based reference data supplied with the guideline. As a whole, the guideline emerges as a useful tool for model developers as well as users, even though the inclusion of more complex test cases would be worthwhile.

Kurzfassung

Das numerische Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM hat mittlerweile eine hohe Akzeptanz unter beratenden Meteorologen, Umweltbehörden und anderen Anwendern erreicht. Dieser Artikel dient als Referenz des aktuellen Entwicklungsstandes des Strömungsmodells sowie der vollständigen Dokumentation seiner Evaluierung. Er gibt eine Zusammenfassung diverser Validierungs-Untersuchungen für neutral geschichtete Strömungen um verschiedene Hinderniskonfigurationen, die entsprechend der Richtlinie 'Prognostische mikroskalige Windfeldmodelle - Evaluierung für Gebäude- und Hindernisumströmung' (VDI, 2005) durchgeführt wurden. Das Evaluationsverfahren enthält interne Konsistenzüberprüfungen sowie Vergleiche mit Windkanalmessungen. In den meisten Testfällen liefert MISKAM Ergebnisse, die die Anforderungen der Richtlinie deutlich übertreffen. Insbesondere besteht das Modell die Konsistenzüberprüfungen problemlos während einige Abweichungen zwischen Modellergebnissen und Messungen auftreten. Diese Abweichungen resultieren einerseits aus bekannten Problemen der von MISKAM verwendeten Turbulenzschließung, zum anderen aus Inkonsistenzen der mit der Richtlinie ausgelieferten auf Windkanalexperimenten basierenden Referenzdaten. Insgesamt erweist sich die Richtlinie als nützliches Instrument für Modellentwickler und Anwender, obwohl die Einbeziehung komplexerer Testfälle wünschenswert wäre.