HOAPS: Eine neue Klimatologie des Süßwasserflusses an der Meeresoberfläche abgeleitet aus Satellitendaten

• Main Author: Jost, V.
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: University of Hamburg 2000
• Subjects: Pacific; Gere; North Atlantic; North Atlantic oscillation; Sea ice
• Online Access: http://hdl.handle.net/21.11116/0000-0006-3B91-4; http://hdl.handle.net/21.11116/0000-0006-3B93-2

Bei dem in dieser Arbeit vorgestellten HOAPS (Hamburg Ocean Atmosphere Parameters and Fluxes from Satellite Data) Datensatz handelt es sich um eine globale Klimatologie meteorologi- scher und ozeanographischer Parameter sowie von Energie- und Süßwasserflüssen an der Meeres- oberfläche, die für denZei¡ratm Juli 1987 - Dezember 1998 aus Satellitenmessungen abgeleitet werden. Daten polar umlaufender Satelliten des Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) und des Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) werden genutzt, um globale Felder der Meeresoberflächentemperatur, der spezifischen Sättigungsfeuchte an der Meeresoberfläche, der spezifischen Feuchte der bodennahen Luft, der Windgeschwindigkeit, aber auch des latenten Wärmeflusses, der Verdunstung, des Niederschlags und des Süßwasserflusses über dem eisfreien Ozeanin unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Auflösungen abzuleiten. Soweit möglich, werden alle verwendeten Fernerkundungsverfahren mit in situ Messungen aus regionalen Feldexperimenten und des globalen operationellen Beobachtungsnetzes auf einer quasi instantanen Skala verglichen und auf ihre globale Gültigkeit überprüft. Um die Genauig- keit der fernerkundeten Vy'asserhaushaltsparameter in HOAPS einschätzen zu können, werden die monatlichen, saisonalen und klimatologischen Mittelwerte ausführlich mit der in situ Klima- tologie des Southampton Oceanography Centers (SOC) und den globalen Niederschlagsfeldern des Global Precipitation Climatology Projects (GPCP) verglichen und die dabei auftretenden Gemeinsamkeiten und Unterschiede diskutiert. Die Vergleichsstudie mit der SOC Klimatologie zeigt in der Nordhemisphåire und entlang der Hauptschiffahrtslinien mit signifikanten Korrela- tionen über 0.9 eine gute Übereinstimmung. Außerhalb dieser Regionen werden deutlich gerin- gere Korrelationen zwischen HOAPS und SOC festgestellt. Die dabei auftretenden Abweichungen zwischen beiden Klimatologien sind jedoch in erster Linie durch die geringe Anzahl an in situ Messungen zu erkl¿iren. In einem statistischen Vergleich mit dem GPCP Pro- dukt wird gezeigt, daß die aufwendige Kombination von Infrarot- und Mikrowellenmessungen zu keiner genaueren Abschätzung der globalen Niederschlagsfelder führt, als mit der alleinigen Nutzung von Mikrowellenmessungen in HOAPS. Das Potential von HOAPS für die Untersuchung regionaler Klimaprozesse wird deutlich aufge- zeigt. Zeitrelhenanalysen des Datensatzes für den Nordatlantik und den Pazifik zeigen signifi- kante Korrelationen mit der Nordatlantischen Oszillation und dem El Niño/Southern Oscillation-Phänomen. Die Verteilungen der Wasserhaushaltsparameter und deren Änderungen im Zusammenhang mit den beiden Klimaphänomenen werden jeweils anhand von Fallstudien während extremer Ereignisse quantifiziert. Die lokale Variabilität der Süßwasserflüsse zwischen hohem und niedrigem NAO Index bzw. hohem und niedrigem SO Index kann dabei mehrere 100 mm betragen und liegt damit in der Größenordnung der jeweiligen Mittelwerte. HOAPS is a global climatology of sea surface parameters and surface energy and freshwater flux- es derived from satellite radiances for the time period July 1987 to December 1998. Data from po- lar orbiting radiometers, the Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) and the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), are used to get global fields of surface meteorological and oceanograhic parameters such as sea surface temperature, saturated specific humidity at the sea surface, specific air-humidity close to the surface, surface windspeed, but also latent heat flux, evaporation, precipitation and net freshwater flux over sea ice free ocean areas for various avetag- ing periods and grid sizes. All algorithms used are validated with in situ data on a global scale to the extent possible. The monthly, seasonal and climatological means of the satellite-derived waterbalance components in HOAPS are compared to the in situ climatology of the Southampton Oceanograhy Center (SOC) and the global precipitation fields of the Global Precipitation Climatology Project (GPCP). All discrepancies are discussed in detail. Differences between the climatologies are generally small where the temporal and spatial sampling of the in situ data is high. Good agreements are found in the northem hemisphere and along the shipping tracks where significant correlations are greater than 0.9. Outside this regions correlations are quite smaller mostly due to the low in situ data den- sity. The comparison with the GPCP product shows that the costly combination of infrared and micowave satellite measurements does not lead to a better estimation of the global precipitation fields than the use of microwave measurements in HOAPS only. The potential of HOAPS for examinations of regional climatic processes is clearly pointed out. Analyses of timeseries of this dataset in the North Atlantic and the Pacific show significant coffe- lations with the North Atlantic Oscillation and the El Niño/Southern Oscillation. The distributions of the water balance components and their variations connected with both phenomena are quanti- fied in case studies during extreme events, respectively. The local variability of the freshwater flux between high and low NAO indices (high and low SO indices) can amount to several 100 mm and is in the range of the respective local means.