Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

166 KAPITEL 3. SATELLITENINSTRUMENTE
der Erde emittierte Infrarotstrahlung und führen damit zu einer Erwärmung. Die Bedeutung
von Wolken für Niederschlag und Strahlungstransport kann sicherlich nicht getrennt
betrachtet werden. Zwischen beiden Phänomenen gibt es Verbindungen, z.B. greifen die Aerosole
einerseits selbst in den Strahlungstransport ein, sind andererseits für die Bildung von
Wolken unerlässlich, werden aber auch durch Niederschlag ausgewaschen.
§ 538 Wollen wir die Bedeutung und Wechselwirkung von Wolken mit der Atmosphäre im
Hinblick auf Niederschlagsbildung ebenso wie auf die Beeinflussung des Strahlungstransports
in einem Modell beschreiben, so benötigen wir (a) eine gewisse Zahl an Messgrößen, die uns
den Zustand der Atmosphäre in Abhängigkeit von der Zeit und von den dreidimensionalen
Raumkoordinaten beschreiben, und (b) physikalische und chemische Gesetzmäßigkeiten, die
die Wechselwirkungen der Größen untereinander beschreiben. Ein Teil der verknüpfenden Gesetze
wird durch mikrophysikalischen Untersuchungen geliefert (Bildung von Hydrometeoren
und deren Aufnahme von Spurengasen und Aerosolen). Einige der anderen Beobachtungsgrößen
lassen sich durch Satellitenbeobachtungen bestimmen.
§ 539 Wollen wir eine Wolke verstehen, so benötigen wir als Minimaldatensatz u.a. die folgenden
Messgrößen:
• die Evapotranspiration des betrachteten Gebietes, d.h. ein Maß für die Fähigkeit der Erdoberfläche,
Wasserdampf an die Atmosphäre abzugeben.
• den Feuchtigkeitsgehalt des betrachteten Gebietes als ein rückwirkendes Maß für über dem
Gebiet niedergegangene Niederschläge (vgl. auch die Diskussion im Zusammenhang mit der
Schneebedeckung in Abschn. 3.7.3) ebenso wie als ein Maß für die mögliche Verdunstung
aus diesem Gebiet.
• den H2O-Gehalt der Atmosphäre, der sich zusammensetzt aus dem Wasserdampfgehalt der
Atmsophäre ebenso wie dem Flüssigwassergehalt der Wolken. Die Unterscheidung zwischen
Wasserdampfgehalt und Flüssigwassergehalt ist wichtig, da beide unterschiedliche Einflüsse
auf den Strahlungstransport haben.
• die mittlere Tröpfchengröße in den Wolken (oder besser eine Verteilung der Tröpfchengrößen),
da die Tröpfchengröße Auswirkungen auf den Strahlungstransport hat. Entsprechende
Informationen müssen auch für die feste Phase vorliegen, d.h. Schnee, Eiskristalle
und Hagelkörner.
• allgemeine Informationen über die Atmosphäre wie Schichtung, vertikale Luftbewegungen,
Druck, Temperatur, Dichte, Frontensysteme.
• der Gehalt an Aerosolen (inkl. Größenverteilung und Zusammensetzung) in der Atmosphäre,
da diese als Kondensationskeime zur Tröpfchenbildung beitragen.
• der Gehalt an Spurengasen in der Atmosphäre, da diese selbst den Strahlungstransport
beeinflussen können und in die Chemie der Hydrometeore eingreifen.
• die räumliche (horizontal und vertikal!) und (jahres)zeitliche Verteilung dieser Parameter.
§ 540 Die Gesetze bzw. empirischen Regeln, die eine Verknüpfung dieser Meßgrößen im
Wolkenmodell beschreiben sollen, umfassen u.a.
• die Kondensation von Hydrometeoren in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen
wie Übersättigung, Temperatur sowie Vorhandensein, Größenspektrum und Art von Aerosolen.
• das Wachstum von Hydrometeoren in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen.
• die Umlagerung bzw. das Auswaschen von Spurengasen und Aerosolen durch diese Hydrometeore.
• die Chemie der gasförmigen und in Hydrometeoren gelösten bzw. an diesen angelagterten
atmosphärischen Bestandteile sowie deren mögliche Rückwirkung auf die Wechselwirkung
der Hydrometeore mit ihrer Umgebung, z.B. durch Veränderung des pH-Wertes eines Hydrometeors.
• die Dynamik innerhalb der Wolke, die sowohl die Bildung bzw. Auflösung von Hydrometeoren
als auch deren Wechselwirkung mit der Umgebung bestimmt.
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode