Retrieval of optical and microphysical cloud properties using shipbased spectral solar radiation measurements over the Atlantic ocean

In this paper spectral solar zenith radiances are analyzed which were obtained from ship–based measurements over the Atlantic ocean. In combination with high–resolution lidar and microwave remote sensing optical and microphysical cloud properties were retrieved using spectral radiation data. To overcome problems of existing transmissivity–based cloud retrievals, a new retrieval algorithm is introduced which circumvents retrieval ambiguities and reduces the influence of measurement uncertainties. The method matches radiation measurements of ratios of spectral transmissivity at six wavelengths with modeled transmissivities. The new retrieval method is fast and accurate, and thus suitable for operational purposes. It is applied to homogeneous and inhomogeneous liquid water and cirrus clouds. The results from the new algorithm are compared to observations of liquid water path obtained from a microwave radiometer, yielding an overestimation for thick liquid water clouds but a slight underestimation for thin clouds.In dem vorliegenden Artikel werden abwärtsgerichtete spektrale Strahldichten analysiert, die mithilfe schiffsgebundener Beobachtungen über dem Atlantischen Ozean gemessen wurden. In Verbindung mit hochauflösenden Lidar und Mikrowellenradiometer Fernerkundungsverfahren werden optische und mikrophysikalische Wolkeneigenschaften aus spektralen Daten abgeleitet. Um Probleme bereits existierender Verfahren, die auf Transmissionen basieren, zu beseitigen, wird ein neuer Fernerkundungsalgorithmus vorgestellt, der nicht nur Zweideutigkeiten in der Bestimmung der Parameter umgeht, sondern auch den Einfluss von Messunsicherheiten verringert. Die Methode vergleicht gemessene spektrale Transmissionsverhältnisse bei sechs Wellenlängen mit modellierten Verhältnissen. Die neue Fernerkundungsmethode ist schnell und exakt, sodass sie für operative Zwecke geeignet ist. Sie wird für homogene und inhomogene Wasserwolken als auch für Cirren angewendet. Die Ergebnisse des neuen Ableitungsverfahrens werden mit Beobachtungen des Flüssigwasserpfades eines Mikrowellenradiometers verglichen. Daraus ergibt sich eine Überschätzung des Flüssigwasserpfades unter dicken Wolken, jedoch eine leichte Unterschätzung für dünne Wolken