Tethered Balloon Observations of Thermal-Infrared Radiation Profiles in the Cloudy and Cloudless Arctic Atmospheric Boundary Layer

• Main Author: Lonardi, Michael
• Other Authors: Wendisch, Manfred, Macke, Andreas, Kalesse-Los, Heike, Universität Leipzig
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2023
• Subjects: Tethered balloon; Radiative heating rates; Clouds; Arctic; MOSAiC; info:eu-repo/classification/ddc/530; ddc:530; Ny-Ålesund; Senken; Svalbard; Arktis; Arktis*; Beluga; Beluga*; Ny Ålesund
• Online Access: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-934791; https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A93479; https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A93479/attachment/ATT-0/

Die aktuell beobachteten, drastischen Veränderungen in der Arktis, die auch als Effekt der Arktische Verstärkung bekannt sind, sind das Ergebnis eines komplexen Systems regionaler und überregionaler Prozesse und Rückkopplungsmechanismen. Die Komplexität der Wolkenprozesse in einer Region, in der häufig Wolken auftreten, unterstreicht die Notwendigkeit, mehrdeutige Modellierungsergebnisse mit Hilfe von Messungen zu validieren. Insbesondere die atmosphärische Grenzschicht (ABL) und die Erdoberfläche werden durch Strahlungsenergiequellen und -senken in verschiedenen Höhen beeinflusst, weshalb Vertikalmessungen erforderlich sind. Diese Dissertation befasst sich mit der Analyse ballongetragener in-situ Profilmessungen der Strahlung im thermischen Infrarot (TIR), um allgemeine Merkmale der vertikalen Struktur des Strahlungsfeldes der Arktischen Grenzschicht zu identifizieren und zu untersuchen, wie sich die Strahlungsprofile entwickeln und mit den anderen Parametern der Grenzschicht zusammenhängen. In-situ Messungen atmosphärischer Parameter in der arktischen ABL wurden mit dem Fesselballonsystem BELUGA (“Balloon-bornE moduLar Utility for profilinG the lower Atmosphere”) während drei Feldkampagnen durchgeführt: im Sommer 2020 während der “Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate” Expedition (MOSAiC) und im Herbst 2021 und im Frühjahr 2022 in Ny-Ålesund (Svalbard). Die Vertikalprofile der TIR-Bestrahlungsstärke wurden von einer speziell angefertigten, auf Strahlungsmessungen spezialiserten Nutzlast für BELUGA beobachtet, und die Strahlungsheizrate wurde abgeleitet. Die Beobachtungen wurden dann mit einem Strahlungstransportmodell abgeglichen. Die insgesamt 70 ballongetragene Profile wurden anhand des Zustands der Atmosphäre in vier Hauptkategorien eingeteilt: wolkenlos, niedrige flüssig-keitstragende Wolken, hohe flüssigkeitstragende Wolken und hohe Eiswolken. Die mittleren Vertikalrofile für diese Fälle wurden abgeleitet, um die allgemeinen Merkmale der TIR-Strahlungsprofile in der ...