Solare und terrestrische Strahlungswechselwirkung zwischen ... - AWI

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Parametrisierung des Rückstreukoeffizienten ( (g) =1=2(1,7=8g), die bereits eine gute Näherung darstellt. Für atmosphärische Simulationsmodelle ist der Aufwand zu groß, um die Rückstreukoeffizienten direkt aus der Mie-Theorie zu errechnen. Da die analytischen Henyey-Greenstein- Rückstreukoeffizienten (2.34a-c) ähnlich der Mie-Rückstreukoeffizienten (2.31a-b) sind, sollten die analytischen Ausdrücke zur Parametrisierung der Rückstreukoeffizienten verwendet werden. Dies ist aber bei ZSA unüblich. Ein Ergebnis dieser Arbeit (s. Kap. 6) ist, daß die Flußdichteprofile sich besser in Übereinstimmung mit den Messungen modellieren lassen, wenn die Rückstreufunktionen mit den analytischen Ausdrücken (Gl. 2.34a-c) parametrisiert werden. Im folgenden Kapitel wird eine theoretische Begründung für die bessere Eignung der Henyey-Greenstein Ausdrücke dargelegt.
3 Bedeutung gängiger Parametrisierungen für den Strahlungstransport in bewölkter Atmosphäre Die Grundlagen der Strahlungswechselwirkung werden zunächst ohne spektrale Abhängigkeiten diskutiert. Dabei wird ein Schwerpunkt auf den Strahlungstransport unter arktischen Bedingungen gelegt, d.h. es wird die bewölkte Atmosphäre bei geringem Gesamtwassergehalt (geringe optische Dicke) sowie mit einem für arktische Regionen realistischen Zenitwinkel und hoher Oberflächenalbedo untersucht. Der Strahlungstransport wird mit exakten Methoden (MOM, MCM) berechnet und die Konsequenzen gängiger Näherungen in der ZSA auf die Flußdichteberechnung werden beleuchtet. Ein wichtiges Ergebnis ist, daß durch Modifikation der Parametrisierungen in der ZSA die Fehler bei der Flußdichteberechnung reduziert werden können. Neue Ansätze zur Verbesserung der ZSA werden später mit Meßdaten überprüft. 3.1 Eigenschaften der Strahldichte und die Wirkung auf den Diffusivitätsfaktor U Der Diffusivitätsfaktor wird für den solaren und den terrestrischen Spektralbereich unterschiedlich angesetzt. Innerhalb dieser spektralen Intervalle ist dieser Faktor konstant für optische Medien (Gas, Wolke oder Aerosolschicht). Er wird bisher in ZSA unabhängig vom Zenitwinkel der Sonne oder von der Oberflächenalbedo des Untergrundes angenommen. Der Diffusivitätsfaktor U berechnet sich aus der Strahldichteverteilung (Gl. 2.23) und ist nicht als Stoffeigenschaft zu verstehen. An ausgewählten Beispielen soll veranschaulicht werden, daß der Diffusivitätsfaktor U besonders unter arktischen Bedingungen nicht konstant ist, sondern vom Zenitwinkel der Sonne und von der Albedo des Untergrundes sowie von der optischen Dicke abhängt. Als Beispiel für den langwelligen Spektralbereich wird der gerichtete Emissionsgrad einer horizontal unendlich ausgedehnten Schicht an der Grenzfläche dieses Mediums bei verschiedenen optischen Dicken betrachtet. Der gerichtete Emissionsgrad ist das Verhältnis der emittierten Strahldichteverteilung zu derjenigen eines ” Schwarzen Körpers“. Die Reflexions- bzw. die Transmissionseigenschaften werden für zwei unterschiedliche optische Medien berechnet; die daraus folgenden Eigenschaften des Diffusivitätsfaktors werden diskutiert.
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Tabelle 6.4: Strahlungsrelevante Ei
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z z a) mittlere Nettoflußdichte 1.
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z z a) mittlere Flußdichte 1.0 0.8
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Ausstrahlungsprofils von der Gegens
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al., 1968; Joseph et al., 1976]; he
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Eigenschaften (Kapitel 2.3.3 und An
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Die optimierten Werte der Diffrakti
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g m -2 Flüssigwassersäule 0 8 16
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Dagegen schwanken die optimierten W
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Eigenschaften von Rockel et al. [19
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tionen beschrieben. Dies führt zu
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DEIRMENDJIAN, D., 1969: ‘Electrom
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PALMER, K.F.UND D. WILLIAMS, 1974;
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A Symbolverzeichnis Es werden nur w
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Tr Transmissionsfunktion Tr = R 2 1
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B Phasenfunktionen für senkrecht u
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=(1,R , t + =r T + ) ,1 r , =R , +T
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Tabelle D.2: Koe zienten aus der Gl
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E Entwicklung eines linearen empiri
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Sinne der kleinsten Quadrate) ergib
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