Fernerkundung und Strahlgsantrieb von Inhomogenen Passatwind-Cumuli

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Wendisch
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422897361

Das Hauptziel des Projektes besteht in der Quantifizierung des großskaligen Strahlungsantriebes von flachen Passatwind Cumulus-Wolken als Funktion der makro- und mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften, der räumlichen Anordnung der Wolken, und der mesoskaligen Vertikalbewegung. Wir kombinieren makro-, mikrophysikalische und Strahlungseigenschaften von Passatwindwolken, welche von flugzeuggetragenen Fernerkundungsbeobachtungen und in-situ Strahlungsmessungen abgeleitet werden. Diese Messungen werden an Bord von HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) während der Messkampagne EUREC4A (ElUcidating the Role of Cloud-Circulation Coupling in ClimAte) östlich von Barbados im Februar 2020 gewonnen.Um die relevanten Wolken- und Strahlungsdaten ableiten zu können, werden wir die Instrumentierung von HALO erweitern durch (i) eine multispektrale thermisch-infrarote Kamera, und (ii) auf- und abwärts gerichtete, halbräumliche Breitband-Pyranometer und Pyrgeometer. Die breitbandigen Radiometer werden solare und terrestrische Strahlungsflussdichtemessungen liefern, um den atmosphärischen Strahlungshaushalt in Flughöhe zu quantifizieren. Die thermisch-infrarote Kamera wird die Helligkeitstemperatur in verschiedenen Spektralbändern mit hoher räumlicher (5 Meter) und zeitlicher (20 Hz) Auflösung bestimmen. Diese Geräte wurden noch nicht auf HALO eingesetzt. Deshalb besteht ein wichtiger Teil des vorgeschlagenen Arbeitsplanes in intensiven Tests und Kalibrierungen der neuen Geräte und der Entwicklung von Software zur Handhabung und Auswertung der Daten. Die thermisch-infrarote Kamera wird verwendet, um Wolkenprodukte abzuleiten. Dies umfasst Felder der Temperatur am Wolkenoberrand, Flüssigwasserpfad und Effektivradien. Die Felder werden statistisch analysiert, um den Bedeckungsgrad, den Grad der Organisation, und die Wolkengrößenverteilung zu erhalten. Die Daten werden mit atmosphärischen Parametern (Temperatur-/Feuchteprofile, Hintergrundaerosol, großskalige Divergenz) korreliert. Die Beobachtungen mit den Breitband-Radiometern werden in Kombination mit den Feldern der Wolkeneigenschaften, die von den Messungen mit der thermisch-infraroten Kamera abgeleitet werden, analysiert. Die Quantifizierung des Wolken-Strahlungsantriebes für unterschiedliche Wolkenbedeckungen sowie Wolkenoberkantentemperaturen wird zeigen, wie empfindlich der Wolken-Strahlungsantrieb im Hinblick auf makroskopische Eigenschaften und die Anordnung der Passatwolken ist. Eine Parametrisierung dieser Empfindlichkeiten hilft bei der Beschreibung von Passatwind-Wolken in numerischen Wettervorhersage- und globalen Klimamodellen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the "High Altitude and Long Range Research Aircraft" (HALO)
• Mitverantwortlich: Dr. André Ehrlich