Solare und terrestrische Strahlungswechselwirkung zwischen ... - AWI

Kuppel. Tabelle 4.3 zeigt die Abhängigkeit der Gegenstrahlung E +
l von der Flugrichtung.
Die von der direkten Sonnenstrahlung unbeeinflußte Ausstrahlung E , l weist dagegen eine
geringe Flugrichtungsabhängigkeit auf.
Tabelle 4.3: Flugrichtungsabhangigkeit der gemessenen Gegenstrahlung und der Ausstrahlung.
Me ort: 77.9 N und 10.8 O, Zeit: 18.20 UTC, Flughohe: 3608m. Die direkte Strahlung E +
dir
betragt 295.2 W m ,2 bei einem Zenitwinkel von 70.2 .
Flugrichtung Gegenstrahlung Ausstrahlung
rel. zur Sonne unkorrigiert korrigiert
Wm ,2 Wm ,2 Wm ,2
0 118.60 121.55 288.52
180 125.68 122.73 288.51
90 118.11 118.11 287.93
270 117.92 117.92 287.28
Mittelwert 120.08 120.08 288.06
Standardabw. 3.3 2.1 0.51
Zur Messung der Kuppeltemperatur ist ein Thermistor in Flugrichtung eingebaut. Bei
Flügen in Sonnenrichtung zeigt der Thermistor eine erhöhte Temperatur. Nach Gleichung
(4.17) ist zu erwarten, daß eine erhöht gemessene Kuppeltemperatur eine zu gering berechnete
Strahlungsflußdichte bewirkt. Befindet sich der Thermistor jedoch auf der gegenüberliegenden
Seite der Sonne, wird eine zu niedrige effektive Temperatur der Kuppel
gemessen. Daraus folgt die Berechnung einer erhöhten Strahlungsflußdichte.
Dementsprechend wird eine empirische Flugrichtungskorrektur
g( )= Edir
cos( ) (4.18)
100
vorgenommen, die aus dem Produkt der direkten Strahlung Edir in W m ,2 mit dem Cosinus
des Azimutwinkels gebildet wird, wobei der Winkel zwischen Flugrichtung und
dem Azimutwinkel der Sonne ist. Diese einfache Funktion verbessert die Messung bis auf
eine Restabweichung von 2.1 W m ,2 (Tabelle 4.3). Da die verbleibenden Flugrichtungsabhängigkeiten
für die Ausstrahlung und für die Gegenstrahlung in die gleiche Richtung
weisen, ist dieser verbleibende Effekt möglicherweise auch auf lokale Inhomogenitäten
zurückzuführen.
4.3.5 Zusammenfassung der langwelligen Strahlungsflußdichtemessung
Die Kalibration der Thermistorkennlinien der Kuppel- und Gehäusetemperatur und die aufwendige
Kalibration mit der Bestimmung möglichst aller Parameter der Gleichung (4.17)
führt zu einer nachweislichen Verbesserung der Flußdichteberechnung. Durch diese Bestimmung
der Kalibrationskoeffizienten werden keine ” Temperatureffekte“ der berechneten
Flußdichte beobachtet, d.h. Auf- und Abstiege zeigen identische Flußdichteprofile, obwohl
die Instrumententemperaturen und ihr Trend für Auf- und Abstieg unterschiedlich sind.
Die Koeffizienten bleiben unverändert und gelten für alle im Flugeinsatz angetroffenen
meteorologischen Verhältnisse.