Operational vertical PROfiling of FOG properties - Development of a new technique by means of a novel ground-based 94 GHz FMCW cloud radar (ProFog)
Final Report Abstract
Ziel des Vorhabens war die Ableitung des Flüssigwassergehaltes (LWC) aus der Radarreflektivität (Z) eines neuartigen 94 GHz Frequency Modulated Continuous Wave Wolkenradars unter Berücksichtigung der zeitlichen Nebeldynamik. Dazu wurde zunächst ein Verfahren zur objektiven Differenzierung von Nebelereignissen in charakteristische Nebelentwicklungsphasen entwickelt. Anschließend wurde die Zuordnung charakteristischer Tropfenspektren in die einzelnen Nebelentwicklungsphasen untersucht. Dies geschah zum einen anhand von veröffentlichten Tropfenspektren für verschiedene Nebeltypen und Nebelphasen aus der Literatur mittels eines dafür entwickelten Strahlungstransfermodells. Zum anderen wurden im Rahmen des Projektes gemessene Tropfenspektren am Boden und im Vertikalprofil hinsichtlich ihrer typischen Ausprägung in den differenzierten Entwicklungsphasen untersucht. Für die Messung der Tropfenspektren wurde eine speziell entwickelte Messsonde in Kombination mit einem neu konzipierten Ballonsystem eingesetzt. Nach der Analyse der Tropfenspektren in den einzelnen Phasen wurde die Ableitung charakteristischer Z‐LWC Beziehungen für die jeweiligen Entwicklungsphasen des Nebels untersucht. Dies geschah wiederum sowohl theoretisch anhand von Literaturwerten als auch anhand der gemessenen Werte mit dem Sondensystem. Sowohl die theoretischen Untersuchungen als auch die Analyse der gemessenen Werte belegen die Möglichkeit, den einzelnen Entwicklungsphasen charakteristische Tropfenspektren zuzuweisen und darauf aufbauend typische Z‐LWC Beziehungen für das 94 GHz Wolkenradar abzuleiten. Für abschließende Aussagen ist jedoch ein umfangreicher Messdatensatz der Tropfenspektren für eine Vielzahl verschiedener Nebelereignisse notwendig, dessen Erstellung, verzögert durch technische Probleme mit dem neuartigen Sondensystem, derzeit in Bearbeitung ist. Das Projekt hat insgesamt einen hohen Erkenntnisgewinn im Bereich der Nebeldynamik und der Nebelbeobachtung mit boden‐ und satellitengestützen Fernerkundunssysteme ergeben.
Publications
- 2012: Simulating Z–LWC Relations in Natural Fogs with Radiative Transfer Calculations for Future Application to a Cloud Radar Profiler. Pure and Applied Geophysics, Volume 169, Issue 5‐6, pp 793‐807
Maier, F., Bendix, J. & Thies, B.
(See online at https://doi.org/10.1007/s00024-011-0332-0) - 2013: Development and application of a method for the objective differentiation of fog life cycle phases. Tellus B 65, 19971
Maier, F., Bendix, J. & Thies, B.
(See online at https://doi.org/10.3402/tellusb.v65i0.19971) - 2014: Vertical distribution of microphysical properties in radiation fogs ‐ a case study. Atmospheric Research
Egli, S., Maier, F., Bendix, J. & Thies, B.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2014.05.027)
