Solare und terrestrische Strahlungswechselwirkung zwischen ... - AWI

Abbildung 5.8 zeigt die Abkühlungsrate, die Größenverteilung der Wassertropfen, die
Varianzen der potentiellen Temperatur sowie der Windkomponenten. In Abbildung 5.9
wird die vertikale Temperaturverteilung in den drei Bereichen dargestellt. Diese Profile
werden durch Mittelung von 6 bis 9 Meßprofilen gewonnen.
In der Region (1) mit höherer Bewölkung ist die Nettoflußdichte zwischen den beiden
Schichtwolken nahe Null. Die Absorption solarer Strahlung bewirkt eine leichte Wärmezufuhr
in der unteren Wolke und stabilisiert damit die Luftsäule. Dieser Zustand ist in
den oberen drei Grafiken der Abbildung 5.8 dargestellt. Die linke Grafik zeigt die totale
Abkühlungsrate in Kelvin pro Stunde. Ein negativer Wert bedeutet, daß der Wolke
durch Strahlung Wärme zugeführt wird. Dieser stabilisierende Effekt zeigt sich auch in der
geringen Varianz der potentiellen Temperatur und Windgeschwindigkeit.
In der Region 3 (untere Grafiken der Abbildung 5.8) überwiegt der Wärmeverlust durch
langwellige Ausstrahlung (linke Grafik). Der Wärmeverlust zeigt Wechselwirkungen mit
den mikrophysikalischen und dynamischen Meßwerten. Die Varianz der potentiellen Temperatur
ist im oberen Bereich der Wolke deutlich erhöht und die horizontale Windgeschwindigkeit
fluktuiert in der gesamten Grenzschicht. Gegenüber der Region 1 hat sich in der
Region 3 die Anzahldichte der Teilchen signifikant erhöht. Aus Satellitenaufnahmen und
den Meßdaten ist die Zeit seit Beginn der Strahlungsabkühlung mit 30 min bestimmen
worden.
Höhe Höhe
Höhe
350m
300m
250m
200m
-2 0 2 4
350m
300m
250m
200m
-2 0 2 4
350m
300m
250m
1
2
3
200m
-2 0 2 4
Kühlungsrate
K/h
Anzahldichte cm μm
1000 1000
1000
u’²
Θ’²
10 20 300
1 2
40004000
4000
10 20 300
1 2
1000 1000
2000
6000
1000
2000
-3 -1
0 1 2
Varianz K 2
(m/s) 2
10 20 30
Durchmesser μ m
Abbildung 5.8: Wirkung der Strahlungsabkuhlung auf das Teilchengro enspektrum. Die Gra ken
sind in Matrixstruktur angeordnet. Die Zeilen beziehen sich auf die drei Regionen und die
Spalten auf die Me werte. Im Vergleich zwischen Region 1 und 3 erkennt man einen deutlichen
Unterschied in der Entwicklung der Wolken innerhalb der vorangegangenen 30 Minuten. Der
Warmeverlust durch Strahlung fuhrt zur Neubildung und zum Wachstum von Tropfen.