Ein neuartiger Retrievalansatz zur Ableitung troposphärischer Temperatur- und Feuchteprofile unter allen Wetterbedingungen für eine verbesserte Quantifizierung von Verdunstungsraten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die ständige Weiterentwicklung und Verbesserung der Wetter- und Klimamodelle stellt die Fernerkundung vor eine große Herausforderung. Für die Evaluierung der Modelle werden immer besser aufgelöste Messungen und Methoden benötigt. Herkömmliche Ansätze scheitern hier vor allem an kontinuierlichen Beobachtungen der Temperatur und Feuchte bei allen Wetterbedingungen und insbesondere bei Regen. Ein Windprofiler könnte bei solchen Bedingungen allerdings in der Lage sein, Vertikalinformationen der Temperatur- und Feuchtegradienten zu beobachten. Der im Projekt vorgeschlagene neuartige Ansatz, mit Hilfe eines künstlichen neuronalen Netzes Temperatur- und Feuchteprofile abzuleiten, schlug leider fehl. Die Ungenauigkeiten der abgeleiteten Profile waren zu hoch, um sie in weiteren Studien zu nutzen. Daher war auch die geplante Synergie aus Windprofiler (inklusive Radio Acoustic Sounding System), Ramanlidar, Mikrowellenradiometer und Wolkenradar sowie eine automatisierte und kontinuierliche Erstellung von Temperatur- und Feuchteprofilen sogar bei Niederschlägen nicht mehr möglich. Zur Erstellung von Temperaturprofilen in Regen wurde eine andere Methode entwickelt und veröffentlicht, welche auf Mikrowellenradiometerbeobachtungen basiert und die Ableitung von Temperaturprofilen bis in eine Höhe von 1,5 km bei Regenraten von bis zu 2,5 mm h^-1 ermöglicht. Die abgeleiteten Temperaturprofile sollten anschließend für die Bestimmung von Verdunstungsraten und daraus resultierender Abkühlung insbesondere bei konvektivem Regen dienen. Dafür wurden zu Beginn des Projektes zwei Algorithmen entwickelt und veröffentlicht, welche mit Hilfe von Mikroregenradarbeobachtungen zwischen stratiformem und konvektivem Regen unterscheiden können. Der eine Algorithmus basiert auf Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen (PDFs) in Kombination mit einer Konfidenzfunktion, der andere ist eine Klassifizierung mit einem künstlichen neuronalen Netz. Weiterhin wurde im Projektzeitraum ein Software-Tool (VirgaSniffer) entwickelt und veröffentlicht, um verdunstenden Niederschlag aus einer Kombination von Fernerkundungsinstrumenten zu klassifizieren. Erste Studien zur Bestimmung der Verdunstungsabkühlung basierend auf schiffsgetragenen Messungen im subtropischen Atlantik zeigten vielversprechende Ergebnisse. Leider war es gegen Ende des Projektes auf Grund der zeitintensiven gescheiterten Versuche, Temperatur- und Feuchteprofile aus Windprofilerdaten abzuleiten, nicht mehr möglich, die Studien zur Verdunstungsabkühlung zu intensivieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Evaluation of micro rain radar-based precipitation classification algorithms to discriminate between stratiform and convective precipitation. Atmospheric Measurement Techniques, 14(6), 4565-4574.
Foth, Andreas; Zimmer, Janek; Lauermann, Felix & Kalesse-Los, Heike
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An innovative approach to determine profiles of temper- ¨ ature and humidity from radar wind profiler observations, Poster at the D-A-CH Meteorology Conference, Leipzig, Germany, 21 - 25 March, 2022
Foth, A., Bühl, J., Radenz, M., Lehmann, V. & Kalesse-Los, H.
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Retrieval of temperature profiles from microwave radiometer measurements during rain, Poster at the 28th IUGG General Assembly, Berlin, Germany, 11-20 July, 2023
Foth, A., Lochmann, M., Saavedra Garfias, P. & Kalesse-Los, H.
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The Virga-Sniffer – a new tool to identify precipitation evaporation using ground-based remote-sensing observations. Atmospheric Measurement Techniques, 16(6), 1683-1704.
Kalesse-Los, Heike; Kötsche, Anton; Foth, Andreas; Röttenbacher, Johannes; Vogl, Teresa & Witthuhn, Jonas
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Brightness temperature data and weather station data from general scans of the microwave radiometer HATPRO
Foth, A.
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Determination of low-level temperature profiles from microwave radiometer observations during rain events, Poster at the 12th European conference on RADar in meteorology and hydrology (ERAD 2024) – Rome, Italy, September 9-13, 2024
Foth, A., Saavedra Garfias, P., Lochmann, M. & Kalesse-Los, H.
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Determination of low-level temperature profiles from microwave radiometer observations during rain. Copernicus GmbH.
Foth, Andreas; Lochmann, Moritz; Saavedra, Garfias Pablo & Kalesse-Los, Heike
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Discriminating between "Drizzle or rain" and sea salt aerosols in Cloudnet for measurements over the Barbados Cloud Observatory. Copernicus GmbH.
Roschke, Johanna; Witthuhn, Jonas; Klingebiel, Marcus; Haarig, Moritz; Foth, Andreas; Kötsche, Anton & Kalesse-Los, Heike
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First ap-plications of the VirgaSniffer – a new tool to identify precipitation evaporation using ground-based remote-sensing observations, Poster at ACTRIS Science Conference – Rennes, France, May 13-16, 2024
Kalesse-Los, H., Kotsche, A., Foth, A., Rottenbacher, J., Vogl, T. & Witthuhn, J.
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pyMakeRetrieval
Foth, A.
