Untersuchung von Wasserdampfstrukturen in ERA-Interim - Userpage

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4 1 EINLEITUNG ver Vergleich der Strukturen und ein quantitativer Vergleich der zonalen Monatsmittel mit Standardabweichung und Differenzen für einen Zeitraum von Januar 2003 bis Dezember 2008 auf Grundlage von MERIS – und ERA-Interim – Säulenwasserdampfgehalt – Daten vorgenommen wird. Dabei erfolgt auf Grundlage der zonalen monatlichen Mittel die zonale Einteilung bzw. Identifikation von Strukturen des Wasserdampfs in Bereiche von hohem bis hin zu niedrigem und für den Zeitraum stark bis gering variierenden Wasserdampfgehalt in Kapitel 4.1. Der Vergleich der Daten von MERIS und ERA-Interim erfolgt dann durch die Betrachtung der Abweichung der zonalen monatlichen Mittel voneinander in Abschnitt 4.3, wobei die Standardabweichung (siehe Kapitel 4.2) berücksichtigt wird. Nicole Docter, FU-Berlin April 2013
5 2 Grundlagen Im folgenden Abschnitt wird sowohl auf die theoretischen Grundlagen, welche die Größe des Säulenwasserdampfgehalts und die horizontale und vertikale Verteilung des Wasserdampfs in der Atmosphäre beinhalten, als auch auf die Datengrundlage eingegangen. 2.1 Theoretische Grundlagen Die in dieser Arbeit verwendeten Daten liegen in der Größe des Säulenwasserdampfgehalts (engl. Total Column Water Vapour) vor und werden im Weiteren in der Kurzform als TCWV bezeichnet. Der TCWV ist dabei der gesamte Wasserdampf in einer gedachten Säule über einer bestimmten Fläche an der Erdoberfläche und besitzt die Einheit Kilogramm pro Quadratmeter. Er kann über die absolute Feuchte d, d.h. den Wasserdampfgehalt in einem Luftvolumen, hergeleitet werden, indem man ihn vertikal integriert (siehe Gl. 1). TCWV = ∫ H 0 d dh (1) Eine alternative Bezeichnung ist precipitable water, was die Höhe über einer festen Fläche beschreibt, die eine Wassersäule hätte, wenn der gesamte Wasserdampf über der Fläche kondensieren und als Regen fallen würde [Seidel, 2002]. Die zugehörige Einheit ist hier Millimeter, welche vom zugehörigen Zahlenwert allerdings genau dem TCWV, aufgrund der zugehörigen Umrechnung unter Berücksichtigung der Dichte des Wassers von 1.000 kg m 3 und der Einheiten, entspricht. Zur Untersuchung der Strukturen des Wasserdampfs in der Atmosphäre ist ferner die Wasserdampfverteilung von Bedeutung, da Wasserdampf, wie bereits erwähnt, hoch variabel in Ort und Zeit in der Atmosphäre auftritt. Dabei unterliegt die Verteilung verschiedenen Abhängigkeiten. Die Bedeutendste ist die Temperaturabhängigkeit, die mithilfe der Clausius–Clapeyron – Gleichung (siehe Gl. 2, [Kraus, 2004]) beschrieben werden kann. de ∗ w dT = l g, f T(ν g − ν f ) (2) Hierbei wird der Sättigungsdampfdruck über Wasser e ∗ w als eindeutige Funktion der Temperatur T beschrieben, wobei l g, f die spezifische latente Wärme (hier: Verdunstungs- April 2013 Nicole Docter, FU-Berlin
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