Arbeitsgebiet Polare Atmosphäre und Wolken
Gesamtwasserdampf der Atmosphäre in Polargebieten

Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung des von Miao et al., 2001 entwickelten Algorithmus zur Bestimmung des Gesamtwasserdampfgehaltes polarer Atmosphären auf einen größseren Wertebereich. Das bisherige Verfahren ermöglicht die Bestimmung im Bereich von 0 bis 6kg/m² aus Daten des Wasserdampfsondierers SSM/T2 an Bord der Satelliten der DMSP-Serie. Dieses Verfahren nutzt die Quotienten Eta_c von Differenzen von Helligkeitstemperaturen bei benachbarten Frequenzen, bei denen die Bodenemissivität als gleich angesehen werden kann. Wenn alle Kan"ale des SSM/T2 einbezogen werden sollen, was bei einem analogen Vorgehen wegen Sättigungseffekten der höheren Kanäle notwendig wird, gilt diese Annahme nicht mehr und ein Term zur Berücksichtigung der Emissivität muss hinzugenommen werden. Diese ist bei den verwendeten Frequenzen jedoch in den untersuchten Gebieten weitgehend unbekannt. Die Diplomarbeit von Laue, 1999 befasste sich mit der Bestimmung der Bodenemissivität aus der Kombination von Satelliten- und Radiosondendaten an der antarktischen Station Neumayer. Für Daten verschiedener antarktische Stationen (Casey, Davis, Novolazarevskaja, McMurdo, Halley) wurde dieses Verfahren jetzt verwendet, um das Verhalten der Bodenemissivität vergleichen zu können. Erste Auswertungen lassen keine systematischen Unterschiede entlang der antarktischen Küste erkennen. Die Stationen zeigen aufgrund unterschiedlicher Temperaturen aber sehr wohl verschiedene Monatsmittelemissivitäten. Im weiteren Verlauf wurden verschiedene Sensitivitätsstudien durchgeführt, um die Stabilität des Verfahrens im verwendeten Frequenzbereich auf verschiedene Parameter zu untersuchen. So wurde das Verhalten auf Flüssigwasser- und Eiswolken und der Einfluß der Topographie untersucht, sowie einige Studien zur Qualität der verwendeten Radiosondendaten und dadurch bedingte Fehler in der Bestimmung der Bodenemissivität durchgeführt.

Zur Zeit laufen die Vorbereitungen zur Teilnahme an der EU-geförderten Meßkampagne SEPOR (Surface Emissivities in POlar Regions) im März 2001. Von Tromsö aus werden Meßflüge mit der C-130 des Meteorological Research Flight über dem arktischen Eis zur Bestimmung der Bodenemissivität durchgeführt. An Bord befinden sich u.a. Mikrowellenradiometer bei verschiedenen Frequenzen von AMSU A und B (24, 50, 89, 157 GHz und 183+-7, +-3, +-1,GHz). Aus Flügen in niedriger Höhe sollen die Bodenemissivitäten bei diesen Kanälen bestimmt werden. Es sind Flugrouten über den verschiedenen typischen arktischen Eistypen (Eiskante, neues, einjähriges und mehrjähriges Eis) geplant. Dies wird nach unserer Kenntnis die erste Kampagne, die Messungen der Bodenemissivität über mehrjährigem Eis bei Frequenzen oberhalb 100 GHz beinhaltet.

Veröffentlichungen

• Laue, H., Bestimmung von antarktischen Bodenemissivitäten mit Hilfe von Radiosonden- und Satellitendaten. Diplomarbeit am Fachbereich 1 (Physik und Elektrotechnik), Universität Bremen, 1999.
• J. Miao, Klaus Künzi, Georg Heygster, Tom A. Lachlan-Cope and John Turner, Remote Sensing of Antarctic Clouds with Infrared and Passive Microwave Sensors, Journal of Geophysical Research, in press 2001

Abb.4: Vergleich des Gesamtwasserdampfes über dem antarktischen Kontinent am 20. Dez. 1997 im ECMWF-Modell (oben) und mit SSM/T2 (unten).