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Dr. Maximilian Maahn

3. Preis des Jahres 2015

Exploiting vertically pointing Doppler radar for advancing snow and ice cloud observations

Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln

Dr. Maximilian MaahnDr. Maximilian Maahn

Eis- und Schneepartikel spielen in der Erdatmosphäre eine Schlüsselrolle, jedoch sind in situ Messungen von diesen schwierig und demzufolge rar. Hieraus ergibt sich ein großes Potential für Fernerkundungsverfahren, wie zum Beispiel vertikal ausgerichtete, bodengebundene Dopplerradare: Sie sind der einzige Instrumententyp der sowohl innerhalb von optisch dicke Wolken messen kann als auch die Fallgeschwindigkeit von Hydrometeoren messen kann. Die Beobachtungsgrößen von Radaren sind jedoch nur indirekt mit physikalischen Eigenschaften von Eiswolken und Niederschlag verbunden, was zu erheblichen Unsicherheiten führt. In diesem Zusammenhang werden zwei Schwerpunkte untersucht: (I) Ein verbessertes, spektrales Prozessierungsverfahren wird für ein MRR Radar vorgestellt, welches die Verwendung von MRR für Schneebeobachtungen erlaubt. Das Verfahren wird auf polare MRR Beobachtungen angewendet um die Unsicherheit von Schneemessungen und -klimatologien durch das Radar des CloudSat Satelliten zu untersuchen. Diese wird u.a. durch fehlende Messungen in den untersten 1200 m über Grund verursacht („blind zone“). (II) Das Potential von höheren Momenten des Radardopplerspektrums (Schiefe und Wölbung, aber auch die linke und rechte Steigung des Dopplerpeaks) zur Beobachtung von Eiswolken wird untersucht. Dafür wird ein spektraler Radarsimulator entwickelt um Radarbeobachtungen auf Grund von in situ Flugzeugbeobachtungen von Eiswolken in Alaska zu simulieren. Die Kombination von Flugzeugdaten und bodengebundenen Radarbeobachtungen wird verwendet, um eine neuartige Methode zur Bestimmung des Massen-Größen Verhältnisses von Eispartikeln zu entwickeln. Im nächsten Schritt wird gezeigt, dass höhere Momente zur Validierung von Parametrisierungen, die z.B. die Partikelgrößenverteilung beschreiben, benutzt werden können. Um den zusätzlichen Informationsgehalt zu quantifizieren, den höhere Momente zu Retrievalanwendungen beitragen können, werden die „degrees of freedom for signal“ bestimmt.


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