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Der Anteil von Siedlungs- und Verkehrsflächen nahm auf Kosten von Freiraumflächen im Jahr 2008 bundesweit um 104 ha pro Tag zu. Ein Anstieg der Siedlungs- und Verkehrsflächen ist mit dem Verlust von Bodenfunktionen durch Bodenversiegelung, dem Verlust naturnaher Flächen und deren Biodiversität verbunden. Diese Entwicklungen werden bislang anhand von Indikatoren wie dem Anteil von Siedlungs- und Verkehrsflächen an der Gesamtfläche beobachtet. Es bleibt jedoch die Frage, welche Flächen von dieser zunehmenden Bebauung betroffen sind. Die Flächeninanspruchnahme kann nur dann fundiert beurteilt werden wenn bekannt ist, welchen ökologischen Wert diese Flächen hatten. Die Hemerobie stellt die Gesamtheit aller Eingriffe des Menschen in den Naturhaushalt dar und ist damit ein reziprokes Maß der Naturnähe. Danach ist die Einordnung aktueller Landnutzungsformen anhand ihrer aktuellen Vegetation und deren menschlicher Beeinflus-sung möglich, wobei die potentielle natürliche Vegetation als Zielzustand angenommen wird. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Klassifikation der Landnutzungsformen nach der Naturnähe anhand des Konzepts der Hemerobie mit Hilfe von Geobasisdaten vorgestellt. Der Hemerobieindex sowie der Anteil naturbestimmter Flächen können als Indikatoren für die Naturnähe auf Gemeinde- und Rasterebene wertvolle Informationen zur Siedlungs- und Freiraumentwicklung liefern. Der im Aufbau befindliche Monitor der Siedlungs- und Freiraumentwicklung des Leibniz-Instituts für ökologische Raumentwicklung (IÖR-Monitor) kann in Zukunft um diese Indikatoren ergänzt werden. Für den Freistaat Sachsen wurde zunächst anhand des Digitalen Basis-Landschaftsmodells und landesweiter Geodaten eine möglichst differenzierte Klassifikation durchgeführt. Wald und waldfreie Standorte wurden anhand der Karte der potentiellen natürlichen Vegetation auf Standortgerechtigkeit geprüft und entsprechend unterschiedlich klassifiziert. Die Prüfung auf Plausibilität der Ergebnisse erfolgte im Vergleich zu Luftbildern für ausgewählte Landschaf-ten. Es hat sich gezeigt, dass besonders die Klassifikation von Wäldern hinsichtlich ihres Kultureinflusses in Abhängigkeit zur Standortgerechtigkeit der Baumarten und zur tatsächli-chen forstlichen Nutzung erfolgen sollte. Das Fehlen von Daten zur tatsächlichen Nutzung und die grobe Modellierung in lediglich Laub-, Nadel- und Mischwald im Digitalen Land-schaftsmodell machen eine Unterscheidung allein anhand der Standortgerechtigkeit nötig. Im Vergleich dazu wurden die Wälder mit Hilfe der Biotoptypen-Landnutzungsklassifikation anhand der Altersstruktur und Baumartenzusammensetzung klassifiziert, was zu räumlich differenzierteren Ergebnissen führte. Mit der im Erscheinen befindlichen Karte der potentiellen natürlichen Vegetation für ganz Deutschland ist es möglich erstmals eine differenzierte bundesweit homogene Klassifikation durchzuführen. Eine solche etwas vereinfachte bundesweit durchführbare Klassifikation wurde in Hinblick auf die Verwendung im IÖR-Monitor für Sachsen erstellt. Für den Freistaat Sachsen konnte festgestellt werden, dass sich der Kultureinfluss je nach Naturregion, Höhenstufe und Steilheit sowie Kategorie von Schutzgebieten in Natur- und Landschaftsschutz unterschiedlich darstellt. Ein statistisch sehr schwacher Zusammenhang zwischen Kultureinfluss und Bevölkerungsdichte konnte auf Gemeindeebene aufgezeigt werden. Mit zunehmender Entfernung zu einem Verkehrsweg nimmt der Kultureinfluss ab.

The development of clouds has many causes, not all of those are examined. In consideration of rainfall behaviour and distribution knowledge of cloud formation, processes in the tropics are of particular importance. Clouds are part of the hydrological cycle, influencing water resources and the energy budget. The insight into unknown cloud generation processes is a great benefit in the developmental procedure of understanding the structure and functionality of an ecosystem and its biodiversity. The main objective of the presented study was to investigate an unidentified nocturnal cloud formation procedure in the eastern Andes of South Ecuador and the adjacent northern Peruvian Amazon. The central theses encompass the confluence of katabatic flows in highly complex terrain due to a concave configuration. This cold drainage of air induces a surface cold front in the foothills of the eastern Andes, which initiates moisture convection due to compressional lifting by the terrain; a nocturnal LLJ triggers the development of the MCS. For the evaluation of the hypotheses the numerical model ARPS was used to analyse the not fully understood highland - lowland interactions in the PBL. At first, simulations of an accurate katabatic flow and its behaviour in complex terrain were performed with optimal conditions and without location information. The main subject of the study was the confluence of the cold drainage of air as a result of concave-lined terrain. Simplified DEMs, inspired by the Andes, were used for this analysis, due to the very steep slopes and valleys of the real terrain. A stepwise increase in their complexity, beginning with a simple slope, enabled the examination of the impact of the terrain configuration on the flow’s dynamic behaviour. With the most complex terrain model, which represents a concave ridgeline interrupted by several valleys draining into a basin, the confluence of the downslope flows due to the geometry of the terrain was demonstrated. Thus, a representative, persistent, thermally driven flow was generated, creating a convergence line that was largest in the centre of the basin. Afterwards, a simulation of a katabatically induced surface cold front with subsequent convective cloud formation was performed with the same model framework, except for the atmospheric water vapour. The simulation showed the same confluence of the downslope flows with a convergence line inside the basin as before. The development of a katabatically induced cold front was identified based on characteristic attributes described in chapter 2 using a cross-section through this line. Furthermore, the results also showed a convergence line that was largest in the centre of the basin. Because of the initiation of moisture convection in this area, due to sufficient moisture in the atmosphere, it was evident that the terrain geometry was the triggering mechanism for cloud formation. The presence of an LLJ in the basin showed the intensification of the cloud formation process. However, the previous results showed that the cluster developed primarily due to compressional lifting by the terrain. This shows that the LLJ had marginal effects on the initiation of moisture convection, acting primarily as an enhancement of its occurrence. Finally, the spatial reference was enabled and the parametrisation set-up of the idealised studies was assigned and adjusted to a multi-nested, approximately realistic model setting, strengthening the evidence from the previous results. For the study, a specific situation, selected on the basis of GOES-E satellite data was used. The main subject was the demonstration of the development of an MCS in the foothills of the eastern Andes due to the presence of katabatic flows as the driving mechanism. The GOES-E brightness temperatures were used to compare the satellite-observed data with the ARPS data to verify the simulated cloud appearance. Due to the fact that the 4 km domain revealed no convective clouds, but a convective cloud cluster was generated on the 1 km domain, a scale dependency was determined. This was caused by two factors: first of all, the NBL processes were simulated more accurately due to the higher vertical resolution, thus more accurately representing the katabatic flows. Furthermore, the higher resolved domain represented a more structured terrain, resulting in stronger convergences of the downslope flows. The comparison of the satellite and the modelled data presented a good agreement concerning the orientation, the location as well as the cold tops of the cells. A closer look at the NBL revealed cold air drainage, nourishing the cell regeneration. The typical characteristics, discussed in the idealised study without location information, confirmed the occurrence of thermally induced downslope flows as the driving process behind convective initiation., Die Entstehung von Wolken hat vielfältige Gründe; nicht alle davon sind bisher erforscht. Wissen über Wolkenentstehungsprozesse in den Tropen ist hinsichtlich des Niederschlagsverhaltens und dessen Verteilung von großer Bedeutung. Wolken sind ein Teil des hydrologischen Zyklusses, der wiederum die Wasserressourcen und den Energiehaushalt beeinflusst. Aus diesem Grund ist die Erkenntnis solch unbekannter Wolkenentstehungen von großem Nutzen in dem sich permanent weiterentwicklenden Prozess des Verstehens der Struktur und der Funktionalität eines Ökosystems und seiner Biodiversität. Das Hauptziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung einer unbekannten nächtlichen Wolkengenese an der östlichen Abdachung der Anden von Süd-Ecuador und des angrenzenden Peruanischen Amazonas. Die zentralen Thesen umfassen die Konfluenz katabatischer Flüsse in hoch komplexem Gelände aufgrund einer konkaven Form. Diese Kaltluftabflüsse induzieren eine lokale Kaltfront am Fusse der östlichen Anden, die wiederum hochreichende Konvektion durch Kompressionshebung aufgrund des Geländes auslöst. Zur Evaluierung der Hypothesen ist das numerische Modell ARPS verwendet worden, um die nicht vollständig verstandene Hochland-Tiefland Interaktion in der planetaren Grenzschicht zu analysieren. Zunächst wurden ideale Siumlationen von katabatischen Flüssen und deren Verhalten in komplexem Gelände durchgeführt ohne einen Raumbezug und mit optimalen Bedingungen. Das Ziel der Studie war die Analyse der Konfluenz der Kaltluftabflüsse hervorgerufen durch die konkave Form des Geländes. Vereinfachte Höhenmodelle, abgeleitet von den Anden, wurden aufgrund der sehr steilen Hänge und Täler des eigentlichen Geländes für diese Analyse genutzt. Eine schrittweise Erhöhung deren Komplexität, beginnend mit einem einfachen Hang, ermöglichte die Untersuchung des Einflusses des Geländes auf das dynamische Verhalten des Hangabwindes. Mit dem komplexesten Höhenmodell, das einen konkaven Höhenzug mit einschneidenden Tälern, die in ein Becken drainieren, representiert, wurde die Konfluenz des Hangabwindes aufgrund der Geometrie des Geländes demonstriert. Folglich wurde ein charakteristischer, permanenter thermisch-induzierter Fluss generiert, der eine Konvergenzlinie erzeugte, die im Zentrum des Beckens am ausgeprägtesten war. Anschließend wurden Simulationen der katabatisch induzierten Bodenkaltfront mit daraus folgender konvektiver Wolkengenese durchgeführt. Die Simulationen zeigten die gleiche Konfluenz der Hangabwinde mit einer Konvergenzlinie innerhalb des Beckens wie zuvor. Mit einem Querschnitt durch diesen Bereich wurde die Entwicklung einer katabatisch induzierten Kaltfront anhand kennzeichender Eigenschaften, identifiziert. Des weiteren zeigten die Ergebnisse ebenfalls eine Konvergenzlinie, die im Zentrum des Beckens am ausgeprägtesten war. Aufgrund des Einsetzens der Konvektion in diesem Gebiet, hervorgerufen durch ausreichend Feuchte in der Atmosphäre, war es ersichtlich, dass die Geländegeometrie der Auslöser für die Wolkenentstehung war. Die Anwesenheit eines LLJ im Becken zeigte eine Intensivierung der Wolkengenese. Doch die vorherigen Ergebnisse verdeutlichten, dass der Cluster primär aufgrund der Kompressionshebung durch das Gelände erzeugt wurde. Daher hatte der LLJ nur geringfügige Effekte auf die Auslösung der Feuchtekonvektion, sondern eher eine verstärkende Wirkung auf ihre Ausprägung. Abschließend wurde der Raumbezug wieder hergestellt und die Parametrisierung der idealen Studie auf ein mehrfach genestetes annährend realistisches Modellsystem übertragen und angepasst. Für diese Studie wurde eine spezifische Situation verwendet, die anhand von GOES-E Satellitendaten selektiert wurde. Das Ziel war das Aufzeigen von katabatischen Flüssen, die in der Erzeugung konvektiver Wolken am Fusse der östlichen Anden resultierten. GOES-E Oberflächentemperaturen wurden zum Vergleich von Satellitendaten mit ARPS Daten verwendet, um die simulierte Wolke zu verifizieren. Aufgrund der Tatsache, dass auf der 4 km Domain keine Konvektionsbewölkung zu sehen war, aber die 1 km Domain einen konvektiven Wolkencluster aufgewiesen hatte, wurde eine Skalenabhängigkeit festgestellt. Sie wurde dadurch verursacht, dass auf der inneren Domain keine Konvektionsparametrisierung verwendet wurde und durch die höhere Auflösung die Prozesse der nächtlichen Grenzschicht besser aufgelöst wurden. Der Vergleich der Satellitendaten mit den Modelldaten zeigte eine gute Übereinstimmung hinsichtlich der Größe des Clusters sowie seiner Oberflächentemperaturen und seiner Lokalisierung. Mit einem näheren Blick auf die nächtliche Grenzschicht konnten Kaltluftabflüsse, die die Zellregeneration nährten, festgestellt werden. Die kennzeichnenden Eigenschaften, die bereits in der idealen Studie vorgestellt wurden, bestätigten die Ausprägung von thermisch induzierten Hangabwinden als antreibender Prozess bei der Aktivierung der Konvektion

Klima- und Landnutzungsveränderungen bedrohen die globale Biodiversität. In einem der artenreichsten Gebiete der Welt arbeitet die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierte Forschergruppe "Biodiversity and Sustainable Management of a Megadiverse Mountain Ecosystem in South Ecuador" (FOR 816). Von der lokalen Bevölkerung geht ein enormer Druck auf die Umwelt aus und resultiert in einer sehr hohen Entwaldungsrate. Um die Lebensgrundlage der örtlichen Bevölkerung zu wahren, müssen nachhaltige Bewirtschaftungssysteme entwickelt werden. Zukünftige Landnutzungsveränderungen und ihre Auswirkungen auf klimatische und hydrologische Faktoren können mit numerischen Modellen untersucht werden. Entwickelte Managementstrategien können durch die Modellen untersucht und bewertet werden, ohne real in das Landschaftsgefüge einzugreifen. Ziel der präsentierten Arbeit ist es, das Ausmaß der vorhergesagten Landnutzungsänderungen und ihre Auswirkungen auf die Ökosystemleistungen hinsichtlich der Regulation von Wasserflüssen und Klimaparameter zu analysieren. Um dieses zu erreichen, wird ein spezifisches, hochmodernes Austauschmodell der Energie- und Wasserflüsse (Community Land Model, CLM) zwischen Boden, Vegetation und der Atmosphäre in einer regionalen Auflösung aufgesetzt (auch SVAT-Modell genannt). Die Parametrisierung der Vegetation erfolgt über sogenannte Pflanzenfunktionstypen (PFT). Die PFT werden im vorhinein mit Hilfe von Vegetationseinheiten definiert, die auf ökologischen Felduntersuchungen beruhen. Die Parametrisierung des Models wird durch die Formulierung von 3 Hypothesen unterstützt. Um die Hypothesen zu testen, werden dementsprechend 3 Arbeitspakete (AP) etabliert. Die gesamte Arbeit bietet eine regionalisierte Modelumgebung, um verschiedene Landnutzungsänderungen im Hinblick auf ihre Auswirkungen auf die Energie- und Wasserströme zwischen Boden, Vegetation und Atmosphäre unter veränderlichen, klimatischen Verhältnissen zu analysieren. Neben der Bewertung der einzelnen Hypothesen hat die Arbeit andere innovative Beiträge geleistet. Die neuen Werte für den vorinstallierten CLM-PFT der immergrünen tropischen Bäume tragen zu den aktuellen Verbesserungen des CLM bei., Global biodiversity is threatened by climate and land cover change. The research unit "Biodiversity and Sustainable Management of a Megadiverse Mountain Ecosystem in South Ecuador" (FOR 816) funded by the German research council (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG) is working in one of the hottest hotspots of biodiversity of the world. In this region the pressure from the local population on the environment is severe resulting in a high deforestation rate. Sustainable management systems have to be developed on a regional scale to counteract the loss of livelihood of the local population. Numerical models are capable to investigate the changes of the mentioned future land cover changes and its response to climatic and hydrologic variability. The chance to test numerously land use scenarios without interfering into the real environment offers the possibility to investigate and to evaluate the proposed management strategies. The presented work targets at an analysis of the impact of the predicted land cover changes in respect of the ecosystem services of climate and water regulation. Therefore a state-of-the-art land surface model called "Community Land Model" (CLM) is setup in a regional scale. The parametrization of the vegetation is implemented using plant functional types (PFT). The PFTs are defined a priori with vegetation classes based on ecological field surveys. Three central hypotheses are formulated to support the parametrization of the model. The completed work offers a regionalized model setup to analyze different land cover developments in reference to energy and water fluxes between the soil, the vegetation and the atmosphere under changing climatic conditions. Besides the appraisal of the stated hypotheses other innovative contributions are made. The new values for the pre-installed CLM-PFT of tropical evergreen trees add to the current improvements made to the CLM.

Knowledge of the spatio-temporal precipitation distribution is of great value in agriculture, water engineering, climatology and risk management. So far, no adequate method existed for the detection and monitoring of precipitation at high temporal and spatial resolutions in most parts of the world where radar networks are not available. Due to spectral constraints, existing retrieval techniques rely on a relationship between rainfall probability and intensity and the cloud top temperature measured in an infrared channel. These techniques show considerable drawbacks concerning precipitation processes in the mid-latitudes. Improved techniques for rain area identification based on spectral enhancements of new generation satellite systems used to be only available on polar orbiting platforms with poor temporal resolutions. Furthermore, these algorithms are only applicable during day-time. With the advent of Meteosat Second Generation (MSG) Spinning-Enhanced Visible and InfraRed Imager (SEVIRI) in 2004, a geostationary satellite system with significantly improved spectral and spatial resolutions has become available. The central aim of the present study therefore was to develop a novel method for operational precipitation detection during day- and night-time based on MSG SEVIRI data. The focus of the newly developed scheme lies on precipitation processes in the mid-latitudes in connection with extra-tropical cyclones. It is therefore not only applicable to convectively dominated rain areas but also to precipitating cloud areas of advective-stratiform character. The newly developed rainfall retrieval scheme based on the advanced second-generation GEO system MSG SEVIRI rests upon the following conceptual model: • Precipitating cloud areas are characterized by a sufficiently high cloud water path and ice particles in the upper part. • Cloud areas with higher rainfall intensities are characterized by a higher cloud water path and a higher amount of ice particles in the upper part. • Convective clouds with very high rainfall intensities are characterized by a large vertical extension and a high rising cold cloud top. Based on this conceptual design, the new retrieval scheme consists of an entirely new methodology compiling novel and innovative algorithms and approaches. The following three components are the focal parts of the novel technique: • A new algorithm for the identification of the rain area during day- and night-time was developed for SEVIRI. The method allows not only a proper detection of mainly convective rain areas but also enables the detection of advective-stratiform precipitation (e.g. in connection with mid-latitude frontal systems). It is based on information about the CWP and the cloud phase in the upper cloud regions. • An infrared retrieval technique appropriate for convective precipitation processes in the mid-latitudes was successfully transferred and adapted to MSG SEVIRI. The phenomenon of positive brightness temperature differences between the WV and IR channels (dTWV-IR), which enables the detection and classification of convectively dominated raining cloud areas was investigated for the WV and IR channels of SEVIRI. Based on radiative transfer calculations, which revealed the existence of positive ΔTWV-IR for all SEVIRI WV-IR differences, the dTWV technique could be applied and transferred to SEVIRI. • A new technique for precipitation process and rainfall intensity separation was developed for SEVIRI. The process separation and the further subdivision relies on information about the cloud top height, the cloud water path and the cloud phase in the upper parts. The subdivision is realized in a stepwise manner. In a first step the rain area is separated into the subareas of convective and advective-stratiform precipitation processes. In the following both separated process areas are divided into subareas of differing rainfall intensities. The process separation and the subdivision of the convective precipitation area relies on information about the cloud top height. The subdivision of the advective-stratiform precipitation area is based on information about the CWP and the particle phase in the upper parts of the cloud. The rain area and the process-oriented rainfall intensities detected and classified by the newly developed retrieval technique were validated against corresponding ground-based radar data of Germany, representative for mid-latitude precipitation processes. The results of the validation study indicate persuading performance of the new algorithm concerning rain area identification as well as process and intensity differentiation and indicate the stability of the introduced conceptual design., Informationen über die raum-zeitliche Niederschlagsverteilung sind von großem Nutzen in der Landwirtschaft, im Wasserbau, in der Klimatologie und im Bereich des Risikomanagements. In den meisten Gebieten der Erde ohne bodengebundene Radarnetzwerke existierte bislang keine adäquate Methode zur räumlich und zeitlich hochaufgelösten Erfassung und Beobachtung des Niederschlags. Aufgrund der spektralen Begrenzung basierten existierende Verfahren zur Niederschlagserfassung mit Satellitendaten auf einem Zusammenhang zwischen der Regenwahrscheinlichkeit und -intensität und der Wolkenoberflächentemperatur in einem Infrarot-Kanal. Diese Verfahren zeigen erhebliche Schwächen hinsichtlich der Niederschlagsprozesse in den Mittelbreiten. Verbesserte Techniken zur Erfassung der Niederschlagsfläche, die auf der erhöhten spektralen Auflösung von Satellitensystemen der neuesten Generation beruhen, waren auf polar umlaufende Systeme mit einer schlechten zeitlichen Auflösung beschränkt. Darüber hinaus waren diese Verfahren nur bei Tag anwendbar. Mit der Verfügbarkeit des Spinning-Enhanced Visible and InfraRed Imager (SEVIRI) an Bord von Meteosat Second Generation (MSG) seit Anfang 2004 steht ein geostationäres Satellitensystem mit einer deutlich verbesserten spektralen und räumlichen Auflösung zur Verfügung. Das zentrale Ziel der vorliegenden Studie war daher die Entwicklung einer neuen Methode zur operationellen Niederschlagserfassung bei Tag und Nacht basierend auf MSG SEVIRI Daten. Der Fokus der neu entwickelten Methode lag dabei auf Niederschlagsprozessen im Zusammenhang mit außertropischen Zyklonen in den Mittelbreiten. Das neu entwickelte Verfahren zur Erfassung und Differenzierung der Niederschlagsfläche basierend auf MSG SEVIRI beruht dabei auf folgendem Konzeptmodell: • Regnende Wolkenbereiche sind durch einen ausreichend hohen Wolkenwasserweg und das Vorhandensein von Eispartikeln in den oberen Bereichen gekennzeichnet. • Wolkenbereiche erhöhter Niederschlagsintensität sind durch einen höheren Wolkenwasserweg sowie einen höheren Gehalt an Eispartikeln in den oberen Bereichen gekennzeichnet. • Konvektive Wolken mit sehr hohen Niederschlagsintensitäten sind durch eine große vertikale Mächtigkeit und eine hochreichende kalte Wolkenobergrenze gekennzeichnet. Die folgenden drei Komponenten bilden den Schwerpunkt der neuen Technik: • Ein neues Verfahren zur Erfassung der Niederschlagsfläche bei Tag und Nacht wurde für MSG SEVIRI entwickelt. Dieses gestattet nicht nur die Erfassung von konvektiv dominierten Regenflächen, sondern darüber hinaus auch die Erfassung von advektiv-stratiformen Niederschlagsfeldern (z.B. im Zusammenhang mit Frontensystemen in den Mittelbreiten). Das Verfahren beruht auf Informationen über den Wolkenwasserweg und die Wolkenphase in den oberen Wolkenbereichen. • Ein für konvektive Niederschlagsprozesse in den Mittelbreiten geeignetes Infrarot-Verfahren wurde erfolgreich auf MSG SEVIRI übertragen und angepasst. Das Phänomen positiver Temperaturdifferenzen zwischen den Wasserdampf – und Infrarotkanälen (dTWV-IR), welches die Erfassung und Klassifikation konvektiv dominierter Niederschlagsbereiche gestattet, wurde für die Wasserdampf (WV)- und Infrarotkanäle (IR) von MSG SEVIRI untersucht. Basierend auf Strahlungstransferrechnungen, die die Existenz von positiven dTWV-IR für alle SEVIRI WV-IR Differenzen belegten, konnte die dTWV-IR Technik auf MSG SEVIRI angewendet und übertragen werden. • Ein neues Verfahren zur Differenzierung von Bereichen unterschiedlicher Niederschlagsprozesse und -intensitäten wurde für MSG SEVIRI entwickelt. Die Prozess- und Intensitätsunterscheidung beruht auf Informationen über die Höhe der Wolkenobergrenze, den Wolkenwasserweg und die Wolkenphase in den oberen Bereichen. Die Klassifikation erfolgt schrittweise. In einem ersten Schritt wird die Niederschlagsfläche in die beiden Bereiche konvektiver und advektiv-stratiformer Niederschlagsprozesse aufgeteilt. Anschließend werden beide Bereiche in Gebiete unterschiedlicher Niederschlagsintensitäten untergliedert. Die durch das neu entwickelte Verfahren erfasste Niederschlagsfläche und die differenzierten Bereiche unterschiedlicher Niederschlagsprozesse und -intensitäten wurden mithilfe von bodengebundenen Radardaten über Deutschland validiert. Die Ergebnisse der Validierungsstudie zeigten eine überzeugende Performanz der neuen Technik sowohl hinsichtlich der identifizierten Niederschlagsfläche als auch bezüglich der differenzierten Niederschlagsprozesse und -intensitäten und konnten die Stabilität des vorgestellten Konzeptmodells belegen.

Diese Dissertation stellt eine neue Technik zur operationellen Erfassung von Nebel aus dem All vor. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht mithilfe des Meteosat-8-SEVIRI-Systemes eine Nahe-Echtzeit-Erkennund von niedrigem Stratus und Bodennebel., This thesis introduces a new technique for the operational observation of fog from space. The scheme presented uses the Meteosat-8 SEVIRI system for near-real-time detection of low stratus and ground fog areas.

Die Arbeit stellt die Entwicklung eines Verfahrens zur Erkennung der Niederschlagsfläche in optischen Satellitendaten dar. Die Abgrenzung regnender Wolken beruht dabei auf dem Modellkonzept, dass diese über eine ausreichend große Kombination aus optischer Dicke und effektivem Tropfenradius verfügen müssen., The PhD thesis descirbes the development of a satellite based delineation scheme between raining and non-rainging clouds. This relys on the concept model that precipiating clouds need both a large enough optical depth and a large enough cloud droplet radius.

Konzentrierende Solarsysteme können einen sehr großen Teil der zukünftigen Strom- und Wärmeerzeugung leisten. Die Technik dieser Systeme steht kurz vor der Markteinführung, da die Stromgestehungskosten beinahe konkurrenzfähig geworden sind. Eine zentrale Größe ist dabei die Direkt-Normal-Strahlung, sozusagen der "Brennstoff" solcher Kraftwerke, die einen sehr hohen Einfluss auf deren Leistung und Stromerträge hat. Konzentrierende Solarkraftwerke sind eine Großinvestition, bei der schon in der Planungsphase eine Risiko- und Kostenreduktion angestrebt wird. Daher müssen heute Aussagen über die vorhandenen Strahlungsressourcen gemacht werden, um in Zukunft Solarenergie wirtschaftlich nutzen zu können. Die vorliegende Arbeit erarbeitet ein operationelles Verfahren, das mit Hilfe von sichtabaren und infraroten Daten des geostationären Satelliten Meteosat und Atmosphärendaten für Ozon, Wasserdampf und Aerosol mittels eines Parametrisierungsmodells die stündliche Direkt-Normal-Strahlung berechnet. Diese kann für große Regionen, Länder oder einzelne Standorte innerhalb des Sichtbereiches des Satelliten Meteosat in einer räumlichen Auflösung von bis zu 5km x 5km für Zeitreihen bis zu 20 Jahren bestimmt werden. Die so gewonnenen Informationen der verfügbaren Strahlungsressource sind ein wichtiger Bestandteil bei der Planung und Auslegung von konzentrierenden Solarkraftwerken und bei der Abschätzung des Strahlungspotenzials einer Region., Concentrating solar systems can provide a major part of the future power and heat demand. The technology of such systems is only one step away from the market introduction due to its competitive levelized electricity costs. The direct normal irradiance, the "solar fuel" of such plants, is one of the most important item which affects the capacity and gain of the power plant in a huge amount. Due to the high investment of such plants, information about the solar ressource has to be available today to assess the future economic performance. This work developes an operational tool, which calculates the hourly direct normal irradiance using a parameterization irradiance model. Therefore, infrared and visible data of the geostationary satellite Meteosat and atmospheric data of ozone, water vapor and aerosol are used. The hourly irradiance can be determined for large regions, countries or single sites within the field of view of Meteosat with a spatial resolution of 5km x 5km and for time series up to 20 years. This information about the available solar resource is very useful for planing and developing concentrating solar power plants and for solar resourcee assessment of regions.