zur aus Clemens Bonn von Bonn in 2010 Tagung Bestimmung ...05.11.2010 1 Adaptive Verfahren zur...
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05.11.2010 1 Adaptive Verfahren zur Bestimmung von Strahlungsflüssen aus Satellitendaten Jennifer Müller 1 , Hartwig Deneke 2 , Victor Venema 1 , Clemens Simmer 1 DACH‐Tagung 2010 in Bonn 1 Meteorologisches Institut der Universität Bonn 2 Leibniz‐Institut für Troposphärenforschung in Leipzig
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05.11.20
101
Ada
ptive Verfahren
zur
Bestim
mun
g von
Strahlun
gsflü
ssen
aus
Satellitend
aten
Jenn
ifer Müller1, H
artw
ig Den
eke2, V
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s Simmer
1
DACH
‐Tagun
g 20
10 in
Bon
n
1 Meteo
rologische
s Institu
t der Universitä
t Bon
n2 Leibniz‐Institu
t für Tropo
sphärenforschu
ng in
Leipzig
05.11.20
102
Motivation R
RTMG Daten
Ergebn
isse Ausblick Zusam
men
fassun
g
Motivation
Besseres Verstän
dnis des Einflu
sses von
Wolken au
f den
Strahlun
gsha
usha
lt der Erde
Untersuchun
g von subskaliger W
olkenv
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durch Pa
rametrisierun
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Aufzeigen
von
Schwäche
n in Strah
lungsm
odellen du
rch
Vereinfachu
ngen
inne
rhalb de
r Pa
rametrisierun
g
05.11.20
103
Motivation R
RTMG Daten
Ergebn
isse Ausblick Zusam
men
fassun
g
Idee
Mod
ellierung
von
Strah
lungsflüssen
mit Satelliten
‐Daten
als In
put
Vergleich m
it Cloud
Sat‐Daten
(entha
lten
den
gleiche
n Inpu
t)
Simulation subskaliger W
olken du
rch Mittelung
übe
r meh
rere
Säulen
05.11.20
104
Motivation
RRTM
GDaten
Ergebn
isse Ausblick Zusam
men
fassun
g
Rapid Ra
diative Tran
sfermod
el fo
r Globa
l Clim
ate Mod
els
2‐Strom‐Verfahren
Correlated
K‐M
etho
de
Mon
te Carlo In
tegration of the
Inde
pend
ent C
olum
n App
roximation(M
cICA
)für Wolkenü
berlap
pung
en m
öglich
Eingab
e: Atm
osph
ären
daten (T, p
, Spu
reng
ase)
Wolkend
aten
(CWC, effektive
Rad
ien, Eisan
teil, optische Dichte)
[Aerosolda
ten (optische Dichte, Single Scattering
Albed
o,
Asymmetriep
aram
eter)]
Ausgabe
: kurzw
ellige un
d langwellige Breitban
d‐Flüsse und
Erw
ärmun
gsraten
05.11.20
105
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse Ausblick Zusam
men
fassun
g
Clou
dSat und
Calipso
Que
lle: h
ttp://clou
dsat.atm
os.colostate.edu
/mission
/formation_
flying
Clou
d Profiling
Rad
ar (C
PR):
94GHz Ra
dar mit 1,85m
Anten
neAuflösung
1,7km
x 1,4km
x 0,5km
Clou
d‐Aerosol Lidar with
Ortho
gona
l Polarization (CALIOP)
Lida
r mit 532
nm und
106
4nm
Auflösung: 333
m x 333
m x 60m
05.11.20
106
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse Ausblick Zusam
men
fassun
g
Beispielorbit 1
1772
14.7.200
8 von 17
.21 Uhr bis 19.00
Uhr
Nacht
Tag
05.11.20
107
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse
Ausblick Zusam
men
fassun
g
Vergleich von
RRT
MG m
it 2B‐FLXH
R –Clear Sky
RRTM
GDifferen
z zu 2B‐FLXH
R
langwellig
kurzwellig
05.11.20
108
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse
Ausblick Zusam
men
fassun
g
Vergleich der Albed
o‐Werte aller Orbits (Auszug)
ØRR
TMG
Ø2B
‐FLXHR
σ(2B
‐FLXHR)
Anzah
l
Immergrün
er Nad
elwald
0.13
0.07
0.04
52892
Savann
e0.24
0.11
0.05
41913
Perm
anen
ter Schn
ee/Eis
0.62
0.45
0.15
1202
94
Wasser
0.07
0.05
0.01
2241
187
Tund
ra0.17
0.16
0.12
67876
05.11.20
109
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse
Ausblick Zusam
men
fassun
g
Vergleich von
RRT
MG m
it 2B‐FLXH
R –Ko
rrelatione
n
Korrelation
ØRR
TMG
[W/m
2 ]Ø2B
‐FLXHR
[W/m
2 ]ØDifferen
z[W
/m2 ]
σ(Differen
z)[W
/m2 ]
Shortw
ave do
wn
TOA
1,000
882
884
‐2,6
7,9
Shortw
ave do
wn SFC
0,999
677
691
‐14,1
9,9
Shortw
ave up
SFC
0,843
8967
21,7
47,2
Shortw
ave up
TOA
0,844
124
111
13,3
41,8
Longwave up
SFC
0,999
362
364
‐1,9
4,6
Longwave up
TOA
0,998
245
243
1,7
2,7
Longwave do
wn SFC
0,997
283
291
‐8,6
8,7
05.11.20
1010
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse
Ausblick Zusam
men
fassun
g
Vergleich von
RRT
MG m
it 2B‐FLXH
R –mit W
olken
RRTM
GDifferen
z zu 2B‐FLXH
R
langwellig
kurzwellig
05.11.20
1011
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse
Ausblick Zusam
men
fassun
g
Scatterplots al
le Säu
len
Clear Sky
Wolken oh
ne Feh
ler im
Inpu
t
05.11.20
1012
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse
Ausblick Zusam
men
fassun
g
Korrelatione
n mit W
olken
Korrelation
ØRR
TMG
[W/m
2 ]Ø2B
‐FLXHR
[W/m
2 ]ØDifferen
z[W
/m2 ]
σ(Differen
z)[W
/m2 ]
Shortw
ave do
wn
TOA
1,000
832
834
‐2,3
9,22
Shortw
ave do
wn SFC
0,999
363
372
‐9,3
14,85
Shortw
ave up
SFC
0,854
4935
12,4
33,36
Shortw
ave up
TOA
0,994
343
342
1,0
25,81
Longwave up
SFC
0,999
359
360
‐0,6
3,87
Longwave up
TOA
0,985
212
208
3,9
7,46
Longwave do
wn SFC
0,996
318
327
‐8,2
8,39
05.11.20
1013
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse
Ausblick Zusam
men
fassun
g
Mittel Clear
Sky
Mittel
Ebert/Cu
rry
Mittel
Key
Mittel
Fu
Shortw
ave do
wn TO
A86
2,57
862,57
(10
0,0%
)862
,57 (1
00,0%)862
,57 (100
,0%)
Shortw
ave do
wn SFC
650,11
358,01
(5
5,1%
)459
,11 (70,6%
)375
,89 (57,8%
)
Shortw
ave up
SFC
93,31
51,67 (55,4%)66,03
(70,8%
)54,95
(58,9%
)
Shortw
ave up
TOA
127,55
367,83
(28
8,4%
)278
,27 (2
18,2%)392
,63 (3
07,8%)
Longwave up
SFC
363,70
364,89
(10
0,3%
)364
,81 (1
00,3%)364
,88 (1
00,3%)
Longwave up
TOA
244,97
162,20
(6
6,2%
)166
,19 (67,8%
)163
,00 (66,5%
)
Longwave do
wn SFC
295,92
336,72
(11
3,8%
)334
,35 (1
13,0%)336
,28 (1
13,6%)
Einfluss der verschied
enen
Eispa
rametrisierun
gen
Strahlun
gsflü
sse in W
/m2
(Anteil an de
n Clear Sky‐Strahlun
gsflü
ssen
)
05.11.20
1014
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse
Ausblick Zusam
men
fassun
g
Subskalige Wolkenvariabilität
500 Säulen
aus Orbit 117
72
ungemittelt
gemittelter Outpu
t
arithm
etisch gem
ittelter In
put
gemittelter In
put +
McICA
05.11.20
1015
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse Ausblick
Zusammen
fassun
g
Auswertung
der Korrelation
en der gem
ittelten
Flüsse
Ana
lyse der Variabilität der Rechn
ungen mit M
cICA
Untersuchun
g de
s Einflusses der Overlap
‐Assum
ptions auf
die Re
chnu
ngen
mit M
cICA
Einb
eziehu
ng von
Aerosole in die Rechn
ungen
Ausblick
05.11.20
1016
Motivation
RRTM
G Daten
Ergebn
isse Ausblick Zusam
men
fassun
g
Zusammen
fassun
g
Clou
dSat und
Calipso sind erstmals in der Lage,
vertikale Wolkenvariabilität großräu
mig zu erfassen
Gute Übe
reinstim
mun
g von 2B
‐FLXHR un
d RR
TMG
Abw
eichun
gen in den
Albed
owerten
Geringe
Unterschied
e in den
optischen
Eigen
scha
ften
der Atm
osph
äre
Übe
rschätzung
des Einflu
sses von
Wolken be
i arithmetischer
Mittelung
‐> M
cICA
bringt d
eutliche
Verbe
sserun
g
Dan
ke fü
r Ihre
Af
kkit!
