Iterative Ableitung von Feuchteprofilen aus simulierten AMSU-Daten mit Empirischen Orthogonal-Funktionen.

Bremen, Lüder von (1997) Iterative Ableitung von Feuchteprofilen aus simulierten AMSU-Daten mit Empirischen Orthogonal-Funktionen. (Diploma thesis), Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kiel, Germany, 93 pp.

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Abstract

Die Invertierung des Feuchtesignals aus der Atmosphäre mit Hilfe von Satellitenmessungen
der Helligkeitstemperaturen ist eine höchst unterbestimmte, nicht-lineare Suche nach einem realistischen Atmosphärenzustand. Aufgrund einer unendlichen Zahl möglicher Lösungen für den Atmospbärenzustand, der die gemessenen Helligkeitstemperaturen
im Rahmen der Meßungenauigkeit (der Helligkeitstemperaturen und des atmosphärischen
Zustands) liefert, ist es sehr schwer, den „wahren" Zustand zu finden. Aus diesem Grund
werden zusätzlich "virtuelle" Messungen des Atmosphärenzustand als a priori-Constraints bei der Invertierung benutzt.
In dieser Studie sind die a priori-Constraints durch die Darstellung der vertikalen Feuchte mit Empirischen Orthogonal-Funktionen (EOFs) der spezifischen und relativen Feuchte gegeben. Zudem wird damit die Zahl der Freiheitsgrade im Feuchteprofil minimal gehalten. Die EOFs bieten zwar eine optimale Erklärung der Varianz der Profile, jedoch können die zur Feuchteprofilierung vorgesehenen Helligkeitstemperaturen der Advanced Microwave
Sounding Unit (AMSU) nur unzureichend gut bei Verwendung dieser Profile dargestellt werden. Das Produkt aus Wichtungsfunktion der Helligkeitstemperatur und den Eigenvektoren
bestimmt die Approximationsmöglichkeit der Helligkeitstemperaturen. Diese ist
umso größer, je mehr ein Eigenvektor der Struktur der Wichtungsfunktion ähnelt.
Als Folge der nicht optimalen Darstellung der Helligkeitstemperaturen liefert die Invertierung
nicht in erster Linie das bestmögliche Profil, sondern minimiert die Abweichung in den Helligkeitstemperaturen. Die Profile des verwendeten Radiosondendatensatzes können mit einem Absolutfehler von ca. 8 % in der relativen Feuchte (im gesamten Profil) und von ca. 1.5 g/kg bei der spezifischen Feuchte in Bodennähe abgeleitet werden. Die Verwendung von mehr als vier EOFs bringt nur noch sehr geringe Verbesserungen.

Document Type: Thesis (Diploma thesis)
Thesis Advisor: Ruprecht, Eberhard
Research affiliation: OceanRep > GEOMAR > FB1 Ocean Circulation and Climate Dynamics > FB1-ME Maritime Meteorology
Refereed: No
Date Deposited: 18 Feb 2008 17:23
Last Modified: 14 Sep 2021 11:40
URI: https://oceanrep.geomar.de/id/eprint/4860

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