Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) data evaluation for use in monitoring vegetation. Volume 1: Channels 1 and 2

Data from the National Oceanic and Atmospheric Administration satellite system (NOAA-6 satellite) were analyzed to study their nonmeteorological uses. A file of charts, graphs, and tables was created form the products generated. It was found that the most useful data lie between pixel numbers 400 and 2000 on a given scan line. The analysis of the generated products indicates that the Gray-McCrary Index can discern vegetation and associated daily and seasonal changes. The solar zenith-angle correction used in previous studies was found to be a useful adjustment to the index. The METSAT system seems best suited for providing large-area analyses of surface features on a daily basis

The role of water vapor in climate. A strategic research plan for the proposed GEWEX water vapor project (GVaP)

The proposed GEWEX Water Vapor Project (GVaP) addresses fundamental deficiencies in the present understanding of moist atmospheric processes and the role of water vapor in the global hydrologic cycle and climate. Inadequate knowledge of the distribution of atmospheric water vapor and its transport is a major impediment to progress in achieving a fuller understanding of various hydrologic processes and a capability for reliable assessment of potential climatic change on global and regional scales. GVap will promote significant improvements in knowledge of atmospheric water vapor and moist processes as well as in present capabilities to model these processes on global and regional scales. GVaP complements a number of ongoing and planned programs focused on various aspects of the hydrologic cycle. The goal of GVaP is to improve understanding of the role of water vapor in meteorological, hydrological, and climatological processes through improved knowledge of water vapor and its variability on all scales. A detailed description of the GVaP is presented

Surface radiation budget for climate applications

The Surface Radiation Budget (SRB) consists of the upwelling and downwelling radiation fluxes at the surface, separately determined for the broadband shortwave (SW) (0 to 5 micron) and longwave (LW) (greater than 5 microns) spectral regions plus certain key parameters that control these fluxes, specifically, SW albedo, LW emissivity, and surface temperature. The uses and requirements for SRB data, critical assessment of current capabilities for producing these data, and directions for future research are presented

ISY Mission to Planet Earth Conference: A planning meeting for the International Space Year

A major theme was the opportunity offered by the International Space Year (ISY) to initiate a long-term program of Earth observation mission coordination and worldwide data standardization. The challenge is immense and extremely time critical. A recommendation was made to inventory the capabilities of Earth observing spacecraft scheduled during the next decade. The ISY effort to strengthen coordination and standardization should emphasize global issues, and also regional initiatives of particular relevance to developing nations. The concepts of a Global Information System Test (GIST) was accepted and applied to specific issues of immediate concern. The importance of ISY Earth observation initiatives extending beyond research to include immediate and direct applications for social and economic development was stressed. Several specific Mission to Planet Earth proposals were developed during the Conference. A mechanism was set up for coordinating participation of the national space agencies or equivalent bodies

Validation of clouds in the ECHAM4 model using a dynamical adjustment technique

Clouds are an important regulator of the Earth's radiation budget and represent a major link between radiation and the hydrological cycle. In contrast to the "standard" method of compar- ing the model results with long-term climatologies, a different approach to validate clouds and cloud systems in ECHAM4 T106 is used by investigating the representation of synoptic-scale cloud systems. The aim is to explore whether the realistically reproduced mean cloud amounts are the result of a realistic representation of clouds in a higher temporal resolution. To enable a validation against observations, a dynamical adjustment approach based on the so-called New- tonian relaxation technique (nudging) is used, which relaxes the model state towards reanalysis data by adding a non-physical relaxation term to the model equations. In the simulations vor- ticity, divergence, temperature and the logarithm of surface pressure are adjusted to ECMWF reanalysis fields. The strength of the forcing is controlled by an adjustment time scale which is different for each adjusted variable. The development of an extraordinary strong cyclone along the East Coast of the U.S.A. and a North Atlantic blocking situation are chosen as case studies. The synoptic systems have been selected to cover a large range of typical phenomena. A third situation, namely tropical convection in the'r¡¡estern Pacific warm pool region, has been excluded from the cloud validation, since the Newtonian relaxation cannot force the model to the observed state for single convective events. Compared to observations, the synoptic-scale features are well reproduced by the model. This is true even for variables which are not adjusted to the observed state. The general features of the horizontal and vertical cloud distribution are well reproduced for both synoptic systems. Nevertheless, systematic differences occur. The model underestimates clouds in low and middle levels of the troposphere and therefore total cloud amounts. Low-level clouds are most obviously underestimated in the blocking situation and behind the cold front of the developing cyclone, while the underestimation of mid-level cloudiness seems to be a more general feature which appears in both cases. On the other hand, thin upper-level cirrus anvils in pre-frontal regions seem to be overestimated. For the blocking situation, in addition, the horizontal distribution of clouds is different compared to ISCCP observations. Sensitivity studies are carried out to confirm the findings of the cloud validation in order to study the effects of changes in the description of clouds and other processes, which will be included into the upcoming model version ECHAMS. Such experiments are an AMIP2 simulation, a more sophisticated stratiform cloud scheme PCI, developed by Lohmann and Roeckner (1996a), and the new advection scheme SPITFIRE (Rasch and Lawrence, 1997). With an experiment using a changed profile of the "critical relative humidity", the effect of small changes on the representation of clouds is investigated. All experiments lead to larger cloud amounts in the lower troposphere and a slight increase in mid-level cloud amounts. Small changes occur in the upper troposphere, except for the PCI scheme, which clearly reduces the upper-level cloudiness. Encouraging is that the changed condensation profile in the experiment RHCRIT, which is only a small modification compared to the other experiments, clearly improves the representation of clouds in the blocking situation and even slightly improves the cloud distribution in the extra- tropical cyclone. In short, the modified profile of the critical relative humidity and the more sophisticated stratiform cloud scheme PCI lead to considerable improvements in the blocking sit- uation, while the representation of frontal cloudiness in the East Coast storm is mainly improved by AMIP2 and SPITFIRE.Wolken beeinflussen stark den Strahlunghaushalt der Erde und stellen eine wichtige Verbindung zwischen der Strahlung und dem Hydrologischen Zyklus dar. Im Gegensatz ztsr "Standard- Methode" der Validierung eines Klimamodelles, bei der die Modellergebnisse mit langjährigen Klimatologien verglichen werden, wurde ein anderer Weg gewählt. Hier wurde die Darstellung einzelner synoptischer Systeme in einer höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung unter- sucht. Eines der Ziele war es, herauszufinden, ob der im Mittel realistisch wiedergegebene Be- deckungsgrad das Ergebnis der realistischen Darstellung von Wolken in einer höheren zeitlichen Auflösung ist - oder anders gesagt, ob das realistisch dargestellte Klima die Ursache eines rea- listisch wiedergegebenen Wetters ist. Um eine Validierung dieser Systeme gegenüber Beobachtungen zu ermöglichen, wurde eine dynamische Anpassung basierend auf der sogenannten "Newton'schen Relaxations Technik" ("nudging") benutzt. Diese passt die Modellgleichungen (Modell-Dynamik) durch das Addieren eines "nicht-physikalischen" Anpassungsterms der Reanalyse des Europäische Zentrums für mit- telfristige Wettervorhersage (EZMW) an. In den hier durchgeführten Simulationen wurden Vor- ticity, Divergenz und Temperatur aller Schichten der Modellatmosphäre sowie der Logarithmus des Bodendrucks angepasst. Die Stärke der Anpassung wird dabei durch eine für jede Variable unterschiedliche Anpassungszeit bestimmt. Außerdem geht die Meeresoberflächen-Temperatur als untere Randbedingung ein. Die Entwicklung eines außergewöhnlich starken außertropischen Tiefdruckgebietes entlang der Ostküste der USA und ein blockierendes Hochdruckgebiet über dem Nordatlantik wurden als Fallstudien verwendet. Die beiden Systeme wurden ausgesucht, um einen möglichst großen Bereich von synoptischen Systemen zu erfassen. Eine dritte Situation, tropische Konvektion über den Warmwassergebieten des westlichen Pazifiks, wurde in der Validierung von Wolken nicht berücksichtigt, da die Anpassungsmethode das Modell für einzelne konvektive Ereignisse nicht auf die Beobachtung zwingen kann. Für die Vergleiche wurden Beobachtungen aus verschiedenen Quellen herangezogen. Die synop- tischen Merkmale wurden mit den tatsächlichen Beobachtungen aus anderen Veröffentlichungen verglichen, während für die Validierung der Wolken Sattelitenbeobachtungen (ISCCP) verwendet wurden. Im Vergleich zu den Beobachtungen werden die synoptischen Merkmale vom Modell sehr gut wiedergegeben. Das gilt auch für die Variablen, die nicht direkt angepasst werden. Die allgemeinen Merkmale der horizontalen und vertikalen \Molkenverteilung werden ebenfalls für beide synoptischen Systeme realistisch wiedergegeben. Dennoch treten Unterschiede zu den Beobachtungen auf. Das Modell unterschätzt den Bedeckungsgrad in niedrigen und mittleren Schichten der Tloposphäre und deswegen auch den Gesamtbedeckungsgrad. Wolken in der unteren Tloposphäre werden am deutlichsten im Bereich des blockierenden Hochdruckgebietes und hinter der Kaltfront des sich entwickelnden Tiefdruckgebietes unterschätzt. In mittleren Schichten scheint die unterschiedliche Bewölkung dagegen ein allgemeines Problem zu sein, das durchweg in beiden untersuchten Systemen auftritt. Andererseits werden Cirrus Wolken in der oberen Tboposphäre vor allem in prä-frontalen Bereichen überschätzt. Bei der Blocking-Situation ist auch die grobe Struktur der Wolkenverteilung im Modell anders als bei den Beobachtungen von ISCCP. Weiterhin sind Sensitivitäts-trxperimente durchgeführt worden, um die in der Validierung an- genommenen Ursachen für die Schwächen bei der Darstellung von Wolken zu bestätigen oder zu widerlegen und um die Wirkung anderer Veränderungen in den Parametrisierungen auf die Darstellung von Wolken zu testen, die in die neue Modellversion ECHAMS eingebaut wer- den sollen. Solche Experimente sind z.B. eine AMIP2 Simulation, ein verbessertes stratiformes Wolkenschema, entwickelt von Lohmann and Roeckner (1996a), und das neue Advektionsschema SPITFIRE (Rasch and Lawrence, 1997).Außerdem wird mit einem weiteren Experiment (RHCRIT), in dem ein verändertes Vertikal- profil der "kritischen relativen Feuchte" verwendet wurde, stellvertretend der Einfluß kleiner Veränderungen untersucht, die zu einer verbesserten Darstellung von Wolken führen könnten. Alle Experimente führen zu einer stärkeren Bewölkung in der unteren TYoposphäre und einem leicht verstärkten Bedeckunggrad in mittleren Schichten. Geringere Unterschiede treten dage- gen in der oberen Tloposphäre auf, abgesehen von der PCl-Simulation, die die Bewölkung in der oberen Tïoposphäre deutlich reduziert. Interessant ist, daß es durch die, im Vergleich zu den anderen Experimenten, geringe Modifikation im RHCRIT Experiment zu einer deutlichen Verbesserung der Darstellung von Wolken im Bereiche des blockierenden Hochdruckgebietes kommt und auch die Wolkenverteilung in der außertropischen Zyklone verbessert wird. Während das PCI und das RHCRIT Experiment vor allem zu einer verbesserten Darstellung des block- ierenden Hochdruckgebietes führen, wird die Darstellung des außertropischen Tiefdruckgebietes am deutlichsten von AMIP2 und SPITFIRE verbessert

Studies of satellite support to weather modification in the western US region

The applications of meteorological satellite data to both summer and winter weather modification programs are addressed. Appraisals of the capability of satellites to assess seedability, to provide real-time operational support, and to assist in the post-experiment analysis of a seeding experiment led to the incorporation of satellite observing systems as a major component in the Bureau of Reclamations weather modification activities. Satellite observations are an integral part of the South Park Area cumulus experiment (SPACE) which aims to formulate a quantitative hypothesis for enhancing precipitation from orographically induced summertime mesoscale convective systems (orogenic mesoscale systems). Progress is reported in using satellite observations to assist in classifying the important mesoscale systems, and in defining their frequency and coverage, and potential area of effect. Satellite studies of severe storms are also covered

Meteorological interpretation of Nimbus High Resolution Infrared /HRIR/ data

Nimbus satellite high resolution infrared photographic data analysi

Fourth National Aeronautics and Space Administration Weather and Climate Program Science Review

The NASA Weather and Climate Program has two major thrusts. The first involves the development of experimental and prototype operational satellite systems, sensors, and space facilities for monitoring and understanding the atmosphere. The second thrust involves basic scientific investigation aimed at studying the physical and chemical processes which control weather and climate. This fourth science review concentrated on the scientific research rather than the hardware development aspect of the program. These proceedings contain 65 papers covering the three general areas: severe storms and local weather research, global weather, and climate

The infrared interferometer spectrometer experiment /iris/. volume ii- meteorological mission

IRIS - infrared interferometer spectrometer measurements of atmosphere vertical structure - humidity, temperature, and cloud heigh