Biondi, Riccardo

Tordenvejr er dybe konvektive systemer, som spiller en fundamental rolle for atmosfærens cirkulation og for jordens klima. Den kraftige, vertikale transport påvirker den termiske struktur i den øvre troposfære og nedre stratosfære (UTLS),omfordeler vanddamp og sporgasser, og påvirker Jordens globale cirkulation og klimaændringer. Radio Okulationsteknikker (RO) er udviklede til at måle parametre, der karakteriserer atmosfæren og som assimileres i vejrmodeller. RO udnytter perturbationer i de præcise signaler fra Global Positioning System (GPS) satellitterne, som modtages på andre satellitter. Ændringer i signalet, når det passerer gennem atmosfæren, gør det muligt at måle atmosfærens massefylde uanset de meteorologiske betingelser, og dette kan gøres med stor nøjagtighed, præcision og vertikal opløsning. Et sådant satellitbaseret system har desuden den store fordel at dække hele Jorden. Ved hjælp af data fra tidligereog nuværende GPS RO-missioner,har vi søgt at udtrække information om den øverste troposfære og nederstestratosfære for at undersøge transporten af vandamp i dette område. Ved disse højder er atmosfæren så tynd, at ændringer i GPS signalet er ganske små. Det er imidlertid lykkedes at defineret en algoritme, der kan detektere de konvektive systemers skytoppe og systemernes termiske struktur. RO-signalet indeholder dermed interessante informationer omkring troposfære-stratosfære-transporten. Perturbationerne i GPS signalet er imidlertid ikke store nok til direkte at detektere ændringer i vanddampen i UTLS. Endvidere tillader de nuværende RO-missioner ikkeen tilstrækkelig dækning af Jorden for en systematisk analyse af konvektive systemer. Dette må vente til næste generation GPS og fremtidige RO satellit konstellationer. Validering af vore konklusioner er gjort ved udnyttelse af et stort antal observationer fra andre satellit- og in-situ målinger.The deep convective systems play a fundamental role in atmospheric circulation and climate. Thunderstorms and meso-scale convective systems produce fast vertical transport, redistributing water vapor and trace gases and influencing the thermal structure of the upper troposphere and lower stratosphere (UTLS) contributing to the troposphere-stratosphere transport and affecting the Earth global circulation and the climate changes. The Global Positioning System (GPS) Radio Occultation (RO) technique enables measurement of atmospheric density structure in any meteorological condition, with extremely high accuracy, precision and vertical resolution, providing a global coverage of the Earth. The objective of this thesis is tounderstand if the radio occultation technique can be used to study the water vapor in the UTLS, and to characterize the convective processes. The contribution to the analysis of tropical storms for the future mission ACES will also be evaluated. Using data from the past and ongoing GPS RO missions we have defined an algorithm to detect the clouds top of the convective systems and their thermal structure. Other satellite and in-situ measurements co-located with GPS ROs, were used to validate the results. The outcomes are very promising. The GPS signal can be used to characterize the thermal structure of the convective systems, and to detect the storm cloud top. The RO signal contains interesting information in connection to the troposphere–stratosphere transport providing a clear signature of these processes on the atmosphere. However the signal is not sensitive enough to detect the variation of water vapor in the UTLS. The ongoing GPS RO missions do not provide a suitable Earth coverage in order to allow a systematic study of convective systems and an increase of soundings in the tropical area is requested to exploit all the capabilities of thistechnique

Online Research Database In Technology

Upper Troposphere Lower Stratosphere structure during convective systems using GPS radio occultations

http://orbit.dtu.dk/ws/files/74556989/Thesis.pdf

Upper Troposphere Lower Stratosphere structure during convective systems using GPS radio occultations

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology