First implementation of a new cross-disciplinary observation strategy for heavy precipitation events from formation to flooding

Heavy Precipitation Events (HPE) are the result of enormous quantities of water vapor being transported to a limited area. HPE rainfall rates and volumes cannot be fully stored on and below the land surface, often leading to floods with short forecast lead times that may cause damage to humans, properties, and infrastructure. Toward an improved scientific understanding of the entire process chain from HPE formation to flooding at the catchment scale, we propose an elaborated event-triggered observation concept. It combines flexible mobile observing systems out of the fields of meteorology, hydrology and geophysics with stationary networks to capture atmospheric transport processes, heterogeneous precipitation patterns, land surface and subsurface storage processes, and runoff dynamics. As part of the Helmholtz Research Infrastructure MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems), the effectiveness of our observation strategy is illustrated by its initial implementation in the Mueglitz river basin (210 km$^2$), a headwater catchment of the Elbe in the Eastern Ore Mountains with historical and recent extreme flood events. Punctual radiosonde observations combined with continuous microwave radiometer measurements and back trajectory calculations deliver information about the moisture sources, and initiation and development of HPE. X-band radar observations calibrated by ground-based disdrometers and rain gauges deliver precipitation information with high spatial resolution. Runoff measurements in small sub-catchments complement the discharge time series of the operational network of gauging stations. Closing the catchment water balance at the HPE scale, however, is still challenging. While evapotranspiration is of less importance when studying short-term convective HPE, information on the spatial distribution and on temporal variations of soil moisture and total water storage by stationary and roving cosmic ray measurements and by hybrid terrestrial gravimetry offer prospects for improved quantification of the storage term of the water balance equation. Overall, the cross-disciplinary observation strategy presented here opens up new ways toward an integrative and scale-bridging understanding of event dynamics

Swabian MOSES 2021: An interdisciplinary field campaign for investigating convective storms and their event chains

The Neckar Valley and the Swabian Jura in southwest Germany comprise a hotspot for severe convective storms, causing tens of millions of euros in damage each year. Possible reasons for the high frequency of thunderstorms and the associated event chain across compartments were investigated in detail during the hydro-meteorological field campaign Swabian MOSES carried out between May and September 2021. Researchers from various disciplines established more than 25 temporary ground-based stations equipped with state-of-the-art in situ and remote sensing observation systems, such as lidars, dual-polarization X- and C-band Doppler weather radars, radiosondes including stratospheric balloons, an aerosol cloud chamber, masts to measure vertical fluxes, autosamplers for water probes in rivers, and networks of disdrometers, soil moisture, and hail sensors. These fixed-site observations were supplemented by mobile observation systems, such as a research aircraft with scanning Doppler lidar, a cosmic ray neutron sensing rover, and a storm chasing team launching swarmsondes in the vicinity of hailstorms. Seven Intensive Observation Periods (IOPs) were conducted on a total of 21 operating days. An exceptionally high number of convective events, including both unorganized and organized thunderstorms such as multicells or supercells, occurred during the study period. This paper gives an overview of the Swabian MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) field campaign, briefly describes the observation strategy, and presents observational highlights for two IOPs

Swabian MOSES 2021 - Eine Messkampagne zur Untersuchung hydro-meteorologischer Extreme und deren Folgen in Baden-Württemberg

Swabian MOSES 2021 ist eine hydro-meteorologische Messkampagne, die zwischen Mai und Oktober 2021 im Neckartal und auf der Schwäbischen Alb im Südwesten Deutschlands im Verbund von zehn deutschen wissenschaftlichen Einrichtungen und unter Beteiligung von über 30 Forschenden durchgeführt wurde. Im Fokus von Swabian MOSES 2021 stehen zwei Wetterextreme, die nicht nur für das Untersuchungsgebiet von großer Relevanz sind: Starkniederschläge durch hochreichende Konvektion (Gewitter) und Hitzewellen mit den damit verbundenen Trockenperioden. Mehrere heftige Unwetterereignisse, aber auch sogenannte "non cases", bei denen trotz guter prä-konvektiver Bedingungen keine Gewitter entstanden, lieferten einen umfangreichen Datensatz. Mit diesem lässt sich die gesamte Ereigniskette abbilden: von der Entstehung hochreichender Konvektion über die Intensivierung und den Zerfall der Gewittersysteme, die Dynamik der damit verbundenen Begleiterscheinungen (z.B. Starkregen, Hagel, Windböen) bis hin zu Abflüssen und Schadstoffeinträgen in Fließgewässern sowie zum Wasserdampftransport in die untere Stratosphäre. Eine Hitzewelle mit Dürreepisoden hat sich dagegen nicht eingestellt.Swabian MOSES 2021 ist Teil der Implementierungsphase von MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems), einem Beobachtungssystem, das vom Forschungsbereich "Erde und Umwelt" der Helmholtz-Gemeinschaft entwickelt wird. Die Koordination von MOSES liegt beim Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig. Federführendes Institut bei Swabian MOSES 2021 ist das Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-TRO) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), welches sein mobiles integriertes Atmosphärenbeobachtungssystem KITcube als größte Messinfrastruktur einbrachte. Insgesamt wurden an über 20 Standorten im Untersuchungsgebiet in situ und Fernerkundungssysteme wie z.B. Regen- und Wolkenradar, Aerosolmessgeräte, Wasserprobenahmesysteme, ein Infraschallsensor, Energiebilanz- und Eddy-Kovarianz-Stationen, Wolkenkameras, eine Station für Ballonsondierungen sowie Netzwerke aus Windlidaren, Niederschlags-, Hagel- und Bodenfeuchtesensoren von den Projektbeteiligten installiert und betrieben. Zum Messkonzept gehörten zudem die Forschungsflugzeuge D-ILAB, D-IBUF und D-CFFU, der UFZ-Rover zur Messung der Bodenfeuchte mittels Neutronensensoren und kleine Schwarmsonden, die ein Team aus "Gewitterjägern" im unmittelbaren Vorfeld von Gewittern startete. Präsentiert werden zum einen das Konzept des interdisziplinären Forschungsprojekts und die abgestimmten Messstrategien der verschiedenen beteiligten Gruppen. Zum anderen wird ein Überblick über die zugrundeliegenden wissenschaftlichen Fragestellungen und Ziele gegeben und diese anhand erster Messergebnisse veranschaulicht. Zu den Fragestellungen und Zielen, die auch die Standorte der Messgeräte bestimmten, gehören unter anderem die Rolle der topografischen Strömungsmodifikation auf die Gewitterauslösung sowie der Einfluss von Aerosolpartikeln (z.B. Saharastaub) auf die Veränderung der atmosphärischen Stabilität und die Entstehung konvektiver Zellen. Weiterhin erlaubt das dichte Messnetz die Untersuchung der Inhomogenität von Starkregen, Hagel und Bodenfeuchte bei konvektiven Ereignissen. Wie der Einsatz der teils neuartigen mobilen Messsysteme zeigt, nimmt neben den inhaltlichen hydro-meteorologischen Forschungsfragen auch die (Weiter-)Entwicklung neuer Messtechniken einen wichtigen Platz in der Messkampagne ein. Zum Abschluss wird ein Ausblick auf die geplante Folgekampagne im Jahr 2023 gegeben, an der weitere Forschungspartner teilnehmen können

Swabian MOSES 2021 - Eine Messkampagne zur Untersuchung hydro-meteorologischer Extreme und deren Folgen in Baden-Württemberg

Swabian MOSES 2021 ist eine hydro-meteorologische Messkampagne, die zwischen Mai und Oktober 2021 im Neckartal und auf der Schwäbischen Alb im Südwesten Deutschlands im Verbund von zehn deutschen wissenschaftlichen Einrichtungen und unter Beteiligung von über 30 Forschenden durchgeführt wurde. Im Fokus von Swabian MOSES 2021 stehen zwei Wetterextreme, die nicht nur für das Untersuchungsgebiet von großer Relevanz sind: Starkniederschläge durch hochreichende Konvektion (Gewitter) und Hitzewellen mit den damit verbundenen Trockenperioden. Mehrere heftige Unwetterereignisse, aber auch sogenannte "non cases", bei denen trotz guter prä-konvektiver Bedingungen keine Gewitter entstanden, lieferten einen umfangreichen Datensatz. Mit diesem lässt sich die gesamte Ereigniskette abbilden: von der Entstehung hochreichender Konvektion über die Intensivierung und den Zerfall der Gewittersysteme, die Dynamik der damit verbundenen Begleiterscheinungen (z.B. Starkregen, Hagel, Windböen) bis hin zu Abflüssen und Schadstoffeinträgen in Fließgewässern sowie zum Wasserdampftransport in die untere Stratosphäre. Eine Hitzewelle mit Dürreepisoden hat sich dagegen nicht eingestellt.Swabian MOSES 2021 ist Teil der Implementierungsphase von MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems), einem Beobachtungssystem, das vom Forschungsbereich "Erde und Umwelt" der Helmholtz-Gemeinschaft entwickelt wird. Die Koordination von MOSES liegt beim Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig. Federführendes Institut bei Swabian MOSES 2021 ist das Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-TRO) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), welches sein mobiles integriertes Atmosphärenbeobachtungssystem KITcube als größte Messinfrastruktur einbrachte. Insgesamt wurden an über 20 Standorten im Untersuchungsgebiet in situ und Fernerkundungssysteme wie z.B. Regen- und Wolkenradar, Aerosolmessgeräte, Wasserprobenahmesysteme, ein Infraschallsensor, Energiebilanz- und Eddy-Kovarianz-Stationen, Wolkenkameras, eine Station für Ballonsondierungen sowie Netzwerke aus Windlidaren, Niederschlags-, Hagel- und Bodenfeuchtesensoren von den Projektbeteiligten installiert und betrieben. Zum Messkonzept gehörten zudem die Forschungsflugzeuge D-ILAB, D-IBUF und D-CFFU, der UFZ-Rover zur Messung der Bodenfeuchte mittels Neutronensensoren und kleine Schwarmsonden, die ein Team aus "Gewitterjägern" im unmittelbaren Vorfeld von Gewittern startete. Präsentiert werden zum einen das Konzept des interdisziplinären Forschungsprojekts und die abgestimmten Messstrategien der verschiedenen beteiligten Gruppen. Zum anderen wird ein Überblick über die zugrundeliegenden wissenschaftlichen Fragestellungen und Ziele gegeben und diese anhand erster Messergebnisse veranschaulicht. Zu den Fragestellungen und Zielen, die auch die Standorte der Messgeräte bestimmten, gehören unter anderem die Rolle der topografischen Strömungsmodifikation auf die Gewitterauslösung sowie der Einfluss von Aerosolpartikeln (z.B. Saharastaub) auf die Veränderung der atmosphärischen Stabilität und die Entstehung konvektiver Zellen. Weiterhin erlaubt das dichte Messnetz die Untersuchung der Inhomogenität von Starkregen, Hagel und Bodenfeuchte bei konvektiven Ereignissen. Wie der Einsatz der teils neuartigen mobilen Messsysteme zeigt, nimmt neben den inhaltlichen hydro-meteorologischen Forschungsfragen auch die (Weiter-)Entwicklung neuer Messtechniken einen wichtigen Platz in der Messkampagne ein. Zum Abschluss wird ein Ausblick auf die geplante Folgekampagne im Jahr 2023 gegeben, an der weitere Forschungspartner teilnehmen können

Swabian MOSES 2021: An interdisciplinary field campaign for investigating convective storms and their event chains

The Neckar Valley and the Swabian Jura in southwest Germany comprise a hotspot for severe convective storms, causing tens of millions of euros in damage each year. Possible reasons for the high frequency of thunderstorms and the associated event chain across compartments were investigated in detail during the hydro-meteorological field campaign Swabian MOSES carried out between May and September 2021. Researchers from various disciplines established more than 25 temporary ground-based stations equipped with state-of-the-art in situ and remote sensing observation systems, such as lidars, dual-polarization X- and C-band Doppler weather radars, radiosondes including stratospheric balloons, an aerosol cloud chamber, masts to measure vertical fluxes, autosamplers for water probes in rivers, and networks of disdrometers, soil moisture, and hail sensors. These fixed-site observations were supplemented by mobile observation systems, such as a research aircraft with scanning Doppler lidar, a cosmic ray neutron sensing rover, and a storm chasing team launching swarmsondes in the vicinity of hailstorms. Seven Intensive Observation Periods (IOPs) were conducted on a total of 21 operating days. An exceptionally high number of convective events, including both unorganized and organized thunderstorms such as multicells or supercells, occurred during the study period. This paper gives an overview of the Swabian MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) field campaign, briefly describes the observation strategy, and presents observational highlights for two IOPs

Chalés paulistanos

This article studies the origins, flourishment and decadence of a certain style of\ud building, known as swiss cottages or chalets, in the urban environment of Sao Paulo. Its source\ud is found in 19th century romanticism and in the last quarter of the eighteen hundreds this kind\ud of construction was very popular. At this time it had taken on a high symbolic value although\ud of an ambiguous nature - for it was both intimately associated to an idealization of country\ud life and to technological modernity, which was then being ushered in the city of Sao Paulo. It\ud became very popular on account of the availability of industrialized construction material for\ud importation and it expanded during a construction boom that attained the city of Sao Paulo,\ud after 1875. On the downfall of Brazilian monarchy, it gradually disappeared, as it became\ud the object of restrictive measures from the local county, which considered its proliferation unruly.\ud From the beginning of the XXth century, there was a change in public taste and urban reforms\ud were implemented in downtown Sao Paulo (1902 to 1914), which was followed by a desire\ud for a new urban scene, more in touch with the system of values and interests of hegemonic\ud sectors of the local political elite