Entwicklung eines Algorithmus zur Untersuchung arktischer Wolken anhand von Micropulse-Lidar-Messungen in Ny-Ålesund

• Main Author: Mack, Laura
• Format: Thesis
• Language: unknown
• Published: 2020
• Subjects: Arktis*; Ny Ålesund; Ny-Ålesund; Spitzbergen
• Online Access: https://epic.awi.de/id/eprint/53134/; https://epic.awi.de/id/eprint/53134/1/ba_mpl_Laura_20200807.pdf; https://hdl.handle.net/10013/epic.b490bc38-2de7-4ad0-9bbd-ca54c723b081

In dieser Arbeit wurde ein Algorithmus entwickelt, mit welchem aus einminütig aufgelösten Micropulse-Lidar-Messungen an der AWIPEV-Station in Ny-Ålesund (Spitzbergen) anhand von Schwellenwerten Niederschlag, Wolken und klare Verhältnisse unterschieden und bei Wolken die Wolkenunter- und -obergrenzen bestimmt werden können. Anhand eines Fallbeispiels mit optisch dünnem Cirrus vom 20.01.2019 konnte eine gute Übereinstimmung der erfassten Wolkenunter- und -obergrenzen mit Depolarisationsverhältnis, Farbverhältnis und Extinktionskoeffzient gemessen mit einem Raman-Lidar festgestellt werden. Der Algorithmus erfasst in den Micropulse-Lidar-Daten eine Wolkenbedeckung von 74% im Jahresmittel, welche 2% höher liegt als bei dem CL51-Ceilometer, welches eine im Jahresmittel 559 m höhere niedrigste Wolkenuntergrenze erfasst. Die Differenz der erfassten niedrigsten Wolkenuntergrenzen zwischen Ceilometer und Micropulse-Lidar nimmt mit der Höhe zu. Die Untersuchung der vom Algorithmus erfassten Wolken zwischen Dezember 2018 und November 2019 ergab, dass tiefe Wolken während der Polarnacht häufiger höhere Wolkenuntergrenzen (um 1000 m) aufweisen als während des Polartags (um 500 m). Die Anzahl effektiver Wolkenobergrenzen ist im Winter und Frühling geringer als im Sommer und Herbst. Eindringtiefe und Wolkendicke hängen v.a. von der Höhe ab und sind für mittelhohe Wolken am gröÿten und für hohe am niedrigsten. Die Volumendepolarisation in Wolken nimmt mit der Höhe zu und ist im Winter höher als im Sommer und korreliert negativ linear mit der Mitteltemperatur. Die gemeinsame Wahrscheinlichkeitsdichte von mittlerer Volumendepolarisation und mittlerem kalibrierten Rückstreusignal weist für tiefe und hohe Wolken im Jahresmittel separate Maxima auf.