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Inhomogenitaeten in Cirren und ihre Auswirkungen auf den solaren Strahlungstransport

By N. (GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH (Germany). Inst. fuer Atmosphaerenphysik) Buschmann and GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH (Germany)

Abstract

Inhomogeneities in cirrus clouds have an important impact on radiative transfer calculations in climate models. Compared to homogeneous clouds, inhomogeneities within clouds decrease reflectivity and result in an increased transmission of solar radiation through the cloud towards the surface. A quantitative investigation of this effect is still to be done. In-situ and remote sensing data of 11 cirrus clouds are used to investigate horizontal inhomogeneities. The 3-dimensional radiative transfer model GRIMALDI is used to calculate radiative flux densities and absorption for a cloudy atmosphere. Comparisons between homogeneous and heterogeneous calculations show, that the homogeneous assumption can cause relative errors up to #+-# 30% for radiative flux densities and absorption especially for tropical cirrus clouds. Mid-latitude cirrus clouds with mean optical thickness smaller than 5 and minor inhomogeneity result in relative errors smaller than #+-# 10% for radiative flux density and absorption. A correction scheme is developed to account for horizontal inhomogeneity in optically thick cirrus clouds in homogeneous radiative transfer calculations. This way, for a known horizontal distribution of optical thickness, relative errors of radiative properties can be reduced to a maximum of #+-# 10%. (orig.)Inhomogenitaeten in Cirrus-Wolken spielen insbesondere bei Strahlungstransportrechnungen in Klimamodellen eine bedeutende Rolle. Im Vergleich zur homogenen Wolkenbetrachtung verringern Inhomogenitaeten die Reflektivitaet der Wolken und fuehren zu einer hoeheren Transmission solarer Strahlung durch die Wolke zum Erdboden. Eine quantitative Untersuchung dieses Effekts steht allerdings bislang aus. Flugzeugmessungen sowie Fernerkundungsdaten von insgesamt 11 Cirrus-Wolken werden auf ihre horizontale Inhomogenitaet untersucht. Das 3-dimensionale Strahlungstransportmodell GRIMALDI wird fuer die Berechnung solarer Strahlungsflussdichten und Absorption in bewoelkter Atmosphaere verwendet. Der Vergleich homogener und heterogener Rechnungen zeigt, dass die Annahme homogener Wolken insbesondere fuer tropische Cirren zu relativen Fehlern von bis zu #+-# 30% in den Strahlungsflussdichten und der Absorption fuehren kann. Fuer Cirren in mittleren Breiten mit optischen Dicken kleiner als 5 und geringer Inhomogenitaet ergeben sich relative Fehler kleiner als #+-# 10%. Es wird ein Korrekturverfahren entwickelt, mit dessen Hilfe horizontale Inhomogenitaeten in optisch dicken Cirren fuer eine homogene Strahlungstransportrechnung beruecksichtigt werden koennen. Auf diese Weise koennen relative Fehler in den Strahlungsgroessen auf weniger als #+-# 10% reduziert werden, sefern die horizontale Verteilung der optischen Dicke bekannt ist. (orig.)Available from TIB Hannover: RA 3251(2001/22) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

Topics: 08M - Atmospheric sciences, SOLAR RADIATION, CLOUDS, REMOTE SENSING, REFLECTIVITY, AIRCRAFT, ERRORS, ACCURACY
Year: 2001
OAI identifier:
Provided by: OpenGrey Repository
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