Solare und terrestrische Strahlungswechselwirkung zwischen ... - AWI

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.