Bei jeder Messung ist es wichtig zu wissen, was genau erfasst wird: Die räumliche und zeitliche Auflösung kann in manchen Fällen interessante Eigenschaften hervorbringen. Punktmessungen verhalten sich anders als Linienmessungen, und schnelle sowie langsame Reaktionen stehen mit diesen Unterschieden in Wechselwirkung: In der Strömungsmechanik sind Raum und Zeit stets über Geschwindigkeits- (Wind-)Felder miteinander gekoppelt. Folglich erfordert die Interpretation von Daten Kenntnisse über den Standort, die Messgeräte und die Bedingungen, selbst wenn die Messgeräte selbst gut kalibriert und frei von anderen Verzerrungen und Fehlern sind.
Das gleiche Konzept gilt für numerische Modelle: Aggregation, Modellformulierung und Auflösung beeinflussen, welche Effektskalen simuliert werden können.
Wir erheben Daten und führen Simulationen durch, um zu charakterisieren, wie gut die numerischen Modelle Phänomene wie katabatische Strömungen, die mit städtischen Wärmeinseln interagieren, sowie den Transport von Luftschadstoffen wie Feinstaub oder Stickoxiden (NO_x) simulieren können. Wir beobachten auch Eigenschaften des Systems innerhalb der Modelle, die uns helfen, Lücken in unseren Messstrategien aufzudecken. Dieser symbiotische Prozess hilft uns, die Grenzen sowohl der numerischen Modelle als auch der Messtechniken zu charakterisieren und zu quantifizieren, um anschließend Strategien für Verbesserungen in beiden Bereichen zu entwickeln.

Zur Berechnung turbulenter Flüsse benötigen wir eine zuverlässige Aggregation, um die Schwankungen zu quantifizieren. Diese Aggregation umfasst verschiedene Schritte, die größtenteils für Ökosystemstandorte entwickelt wurden, die relativ flach und homogen sind (die internen Mittelwerte sind größer als die internen Varianzen). In der Praxis bedeutet dies, dass diese Methoden in städtischen Gebieten möglicherweise schwer anzuwenden sind, da nicht garantiert werden kann, dass die erforderlichen Annahmen unter vielen Bedingungen erfüllt sind.

Aus diesem Grund untersuchen wir die Grenzen und die Anwendbarkeit der Eddy-Kovarianz-Methode. Wir haben die Auswirkungen verschiedener Verarbeitungsmethoden untersucht und bewertet, wie sich die Kopplung innerhalb der Grenzschicht auf die Quantifizierung der Flüsse auswirkt.

Zur Durchführung dieser Forschung betreiben wir einen Standort mit einem hohen Messmast in München (siehe Methodik), der mit einem Doppler-Windlidar ausgestattet ist, und arbeiten mit mehreren Partnern zusammen. Der Beginn dieser Untersuchung erfolgte im Rahmen des ICOS Cities-Projekts (siehe Projekte).

Es ist bekannt, dass in vielen Klimaten Bäume in Städten das lokale Klima verbessern, da sie Schatten und Feuchte spenden. Es gibt allerdings auch andere Effekte: in engeren Straßen und Höfen haben Bäume einen wichtigen Einfluss auf den Luftstrom und somit den Transport von Wärme, Feuchte und Luftschadstoffen. Außerdem können Bäume selbst auch Quellen von Spurengasen oder auch Pollen sein.

Heißt das, das Bäume uns unter Umständen in Städten mehr schaden als nützen? Um diese schwierige Dynamik untersuchen zu können, haben wir Modelle entwickelt, anhand derer wir das Zusammenspiel detailliert untersuchen können. (siehe Methodik).

Wenn eine Ursache (z.B. ein Gewitter) in einen urbanen Raum tritt, welchen Effekt haben die Eigenschaften des urbanen Raumes auf die Manifestation der Wirkung? Konkret am Beispiel eines Gewitters untersuchen wir, wie sich der Niederschlag verändert, welche Faktoren diese Veränderung beeinflussen und welche Konsequenzen sich ableiten lassen (Überflutung, Blitzschlag, usw.). Eines der Ziele ist, Werkzeuge zu entwickeln, anhand derer diese wissenschaftlichen Erkenntnisse im realen Leben Erleichterungen bringen können. Ein konkretes Beispiel war eine Analyse von Feuerwehr Einsätzen im Zusammenhang mit Starkniederschlägen, die dann mit einem GIS Werkzeug für die Verwaltungen Informationen liefern, welche Bereiche besonders gefährdet sind. (siehe hier)