Solare und terrestrische Strahlungswechselwirkung zwischen ... - AWI

Dagegen schwanken die optimierten Werte bei vernachlässigter Streuung zwischen U =2.1
und U = 2.3 (Abb. 6.12a). Der Diffusivitätsfaktor hat aber keinen Einfluß auf das Profil der
Ausstrahlung. Daher scheint das hemisphärische Modell mit berücksichtigter Streuung –
mit einem konstanten Wert von U=1.7 – eine optimale Lösung zu sein. Abbildung 6.12b
zeigt jedoch, daß der Einfluß der Teilchengröße noch nicht gut berücksichtigt ist, da der
optimierte Diffusivitätsfaktor signifikant abhängig vom Teilchenradius ist.
Die Optimierung des Diffusivitätsfaktors ohne Berücksichtigung der Streuung an Wolkentropfen
reduziert den durch die Kostenfunktion berechneten Fehler von 7 auf 4 W m ,2 .Die
Verwendung der Streuung führt nochmals zu einer Verbesserung von 1 W m ,2 (Abb. 6.13).
Die Fehlerangaben können sich bei Betrachtung weiterer Aspekte verändern. In der Strahlungsbilanz
der Wolkenschicht ist die Ausstrahlung an der Wolkenoberseite eine wichtige
Größe. Deren Genauigkeit wird durch eine bloße Änderung des Diffusivitätsfaktors nicht
positiv beeinflußt. Die Erweiterung der ZSA auf die Streuung verbessert die Genauigkeit
in diesem Fall um etwa 4 W m ,2 (s.auchKap.5.5).
Es ist denkbar, daß die Abhängigkeit des optimierten Diffusivitätsfaktors von der Teilchengröße
schwindet, wenn eine Parametrisierung der optischen Wolkeneigenschaften mit
Berücksichtigung des effektiven Radius verwendet werden würde. Eine Einbindung des
Teilchenradius in eine Parametrisierung optischer Wolkeneigenschaften im terrestrischen
Spektralbereich ist in einem Klimamodell nur sinnvoll anwendbar, wenn zusätzlich die
Eisphase parametrisiert wird; dies überschreitet allerdings den Umfang dieser Arbeit.
6.6 Direkter Vergleich der optimierten ZSA mit ausgewählten
Messungen der solaren und terrestrischen Strahlungsflußdichte
Im vorhergehenden Abschnitt ist ein Strahlungstransport-Modell in Form der ZSA entwickelt
worden, das durch Vergleich mit einem empirischen Flußdichtemodell optimiert
wurde und das die gemessenen Flußdichteprofile mit Hilfe statistischer Methoden approximiert.
Um die anhand des linearen empirischen Ansatzes optimierten ZSA zu überprüfen,
müssen diese für eine möglichst große Spannbreite der mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften
mit Messungen verglichen werden. Dazu nutzen wir im folgenden fünf Profilflüge,
deren Meßdaten in Abbildung 6.14 zusammengestellt sind.
Die Abbildungen 6.14a-e stellen die solaren und terrestrischen Flußdichteprofile sowie den
Flüssigwassergehalt und den mittleren Teilchendurchmesser für ausgewählte Profile dar.
Die linken und die mittleren Bilder zeigen die Profile der terrestrischen bzw. der solaren
Strahlungsflußdichten. Die Pfeile markieren die auf- bzw. abwärtsgerichteten Flußdichteprofile.
Offene Kreise bilden die Messungen ab, während die Linien den Ergebnissen der
optimierten Modelle entsprechen. Für den terrestrischen Spektralbereich wurde die um die
Einfachstreualbedo und den Asymmetriefaktor erweiterte Parametrisierung der optischen