Balloon drift estimation and improved position estimates for radiosondes

When comparing model output with historical radiosonde observations, it is usually assumed that a radiosonde has risen exactly above its starting point and has not been displaced by wind. This changed only relatively recently with the availability of Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers aboard radiosondes in the late 1990s, but even then the balloon trajectory data were often not transmitted, although this information was the basis for estimating the wind in the first place. Depending on the conditions and time of year, radiosondes can sometimes drift a few hundred kilometres, particularly at the middle latitudes during the winter months. The position errors can lead to non-negligible representation errors when the corresponding observations are assimilated. This paper presents a methodology to compute changes in the balloon position during its vertical ascent, using only limited information, such as the vertical profile of wind contained in the historical observation reports. The sensitivity of the method to various parameters is investigated, such as the vertical resolution of the input data, the assumption about the vertical ascent speed of the balloon, and the departure of the surface of Earth from a sphere. The paper considers modern GNSS sonde data reports for validation, for which the full trajectory of the balloon is available, alongside the reported wind. Evaluation is also conducted by comparison with ERA5 and by conducting low-resolution data assimilation experiments. Overall, the results indicate that the trajectory of the radiosondes can be accurately reconstructed from original data of varying vertical resolutions and that the more accurate balloon position reduces representation errors and, in some cases, systematic errors.</p

Vergleich arktischer Erwärmung in Satellitenprodukt und Reanalyse

In dieser Arbeit wird auf die Probleme der Reanalyse und Satellitenprodukt Daten eingegangen. Hauptsächlich betrachtet wird die Arktis und die Datensätze der Meereiskonzentration. Es werden Unterschiede zwischen diesen beiden Zeitreihen gesucht, diese quantifiziert und näher betrachtet. Dies geschieht in globalen Rahmen sowie in gesonderten Zonen mit großer Relevanz. Der Fokus liegt im europäischen Nordmeer, der Grönlandsee und der Barentssee, da diese den längsten ganzjährigen Meereisrand beinhalten. Es werden die Grundlagen des Klimaeinflusses von Meereis und Abschmelzen erläutert. Ebenso werden Datenformate und das für den Vergleich notwendige Regridding, das Interpolieren der Satellitendaten auf ein gleichmäßiges Gitter, vorgestellt. Die kritischen Bereiche dieser Vergleiche sind die Randbereiche des Meereises. Um diese besser und einfacher vergleichen zu können, wird die Methode der ICELINE vorgestellt. Hierbei werden lediglich die Randdaten des Meereises gesucht und miteinander verglichen. Diese Methode spart Rechenleistung und bietet neben leicht interpretierbaren Ergebnissen einige Vorteile. Der Vergleich liefert zwei grundlegende Differenzquellen: Meereis in Küstennähe und Meereis während der Schmelzphase in den Sommermonaten. Mehrere Zonen werden separat betrachtet. Vor allem eine Abschätzung bezüglich Größenunterschied der Differenzen ist von Interesse. Abschließend wird noch der Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Nähe zum Meereisrand abgeschätzt. Diese sollen das Verständnis fördern und die unmittelbaren Verbindungen dieser beiden Größen darstellen. Hierbei wird erneut genauer auf die Problematik des flüssigen Schmelzwassers auf dem Meereis eingegangen