MS3 ist räumlich eindimensional und besteht aus drei gekoppelten Teilmodellen. Simuliert werden Zeitreihen der Energiebilanz und der Zustandsgrößen von Atmosphäre, Boden und Vegetation; so z.B. Boden- und Lufttemperaturen, Bodenwassergehalt und Matrixpotential. Die Programmiersprache ist Fortran77.

DasGrenzschichtmodell (Olk, 1993) umfaßt 15 Hauptflächen, deren Abstand logarithmisch nach oben zunimmt. Prognostische Variablen sind die Windgeschwindigkeit, die potentielle und äquivalent- potentielle Temperatur und die spezifische Feuchte. Die beiden obersten Modellflächen bilden zusammen den oberen Rand mit stabiler Temperaturschichtung und nach oben zunehmender Feuchte (von Neumann Rand). Der Wind am oberen Rand ist geostrophisch und zeitlich konstant. Der untere Rand wird mit den Monin-Obukhov Ähnlichkeitsbeziehungen und den zugehörigen Profilfunktionen parametrisiert.

Das Bodenmodell (Zehe, 1994) umfasst 10 Hauptflächen, deren Abstand nach unten exponentiell zunimmt. Die Tiefe der untersten Modellfläche kann frei gewählt werden. Prognostische Variablen sind die Bodentemperatur und das Matrixpotential. Die Temperatur ist am unteren Rand konstant. Für das Matrixpotential sind wahlweise zwei Randbedingungen möglich: Einmal ein konstanter Wert, der auch gleichzeitig einen konstanten Flüssigwassergehalt am unteren Rand bewirkt. Die zweite Möglichkeit ist, den Gradienten am unteren Rand gleich Null zu setzten, so daß Wasserbewegungen durch den unteren Rand unterbunden werden. Es empfiehlt sich, die erstgenannte Option bei der Simulation grundwassernaher Standorte zu verwenden.
Sofern keine Vegetation vorhanden ist, ist das Bodenmodell am oberen Rand mittels der Energiebilanzgleichung und den Monin-Obukhov-Beziehungen mit dem Grenzschichtmodell gekoppelt. Im Fall mit Vegetation ist das Bodenmodell über die Energiebilanz "Boden-Vegetation" an die Vegetation gekoppelt. Die Kopplung der Vegetation an die Atmosphäre erfolgt in diesem Fall mit einer weiteren Energiebilanz "Vegetation-Atmosphäre."
Den Antrieb zur Simulation der Tagesgänge bildet die Globalstrahlung. In der ursprünglichen Modellversion wird diese aus der Simulationszeit, dem Kalendertag und den Ortskoordinaten generiert. Wißkirchen (2000) erweiterte das Modell um die Option eines Antriebes aus Strahlungsmessungen.

Das Vegetationsmodell (Maurer, 1997) ist ein einfaches Big-Leaf Modell. Es ist über die Energiebilanz nach oben mit dem Grenzschichtmodell gekoppelt, nach unten mit dem Bodenmodell. Die Parametrisierung des durch die Wurzeln induzierten Bodenwasserflusses erfolgt durch eine lineare Abhängigkeit des Bodenwasserflusses von Verdunstung und Tiefe. Die turbulenten Flüsse und die Öffnung der Blattstomata werden mit dem Widerstandskonzept beschrieben.

Literatur:

Olk, M.; 1993:
Turbulenzparametrisierung mittels Schließung eineinhalb-facher Ordnung.
Diplomarbeit, Meteorologisches Institut der Universität Bonn, 74 Seiten

Zehe, E.; 1994:
Der Einfluß des Wasser- und Wärmehaushalts des Erdbodens auf die atmosphärische Grenzschicht.
Diplomarbeit, Meteorologisches Institut der Universität Bonn, 92 Seiten

Maurer, B.; 1997:
Wechselwirkungen zwischen atmosphärischer Grenzschicht, Vegetation und Boden: Messungen und Modellsimulationen.
Diplomarbeit, Meteorologisches Institut der Universität Bonn, 100 Seiten

Wißkirchen, K.; 2000:
Sensitivitätsstudien mit einem SVAT-Modell.
Diplomarbeit, Meteorologisches Institut der Universität Bonn, 80 Seiten