Temperature profiles from airborne pyrgeometer measurements of broadband terrestrial radiation

Profiles of broadband terrestrial radiation from airborne pyrgeometer measurements aboard research aircraft Polar 5 obtained during the VERDI campaign in 2012 were used to derive vertical temperature profiles. The retrievals were performed utilizing radiative transfer simulations by libRadtran (Mayer and Kylling, 2005). Manually changing the temperature of the input file for the simulations resulting calculated profiles of terrestrial irradiance were compared with measured profiles and iterated until best agreement. The selected test case shows the possibility of this technique and reveals several possible improvements. The algorithm has to be optimized to adapt the modelling temperature profile automatically using least-square error minimization between measured and modelled irradiance profiles. Additionally the vertical resolution has to be increased to consider small-scale variations. Using humidity and pressure profiles from ground-based observations and nearby radiosoundings significantly improves the retrieved temperature profiles.Vertikalprofile der breitbandigen terrestrischen Strahlung von flugzeuggetragenen Pyrgeometermessungen an Bord des Forschungsflugzeuges Polar 5 während der VERDI Kampagne in 2012 wurden genutzt, um Vertikalprofile der Temperatur abzuleiten. Das Retrieval erfolgte mit Hilfe von Strahlungstransfersimulationen unter der Verwendungung von libRadtran (Mayer and Kylling, 2005). Dazu wurde die Temperatur der Modellatmosphäre variert, bis eine bestmögliche Übereinstimmung von gemessenem und modellierten Irradianzprofil erzielt wurde. Der ausgesuchte Testfall zeigt das Potential dieser Technik und mögliche Verbessungsansätze. So muss der verwendete Algorithmus automatisiert werden, indem das modellierte Strahlungsprofil mit Hilfe eines Iterationsverfahrens und der Methode der kleinsten Fehlerquadrate an das gemessene Profil angepasst wird. Zusätzlich ist eine Erhöhung der vertikalen Auflösung von 50 m auf 10 m Schritte nötig, um kleinskalige Fluktuationen zu berücksichtigen. Die Verwendung von bodengebundenen Beobachtungen und nahegelegenen Radiosondenaufstiegen in der Modellatmosphäre führt zu einer weiteren signifikanten Verbesserung der abgeleiteten Temperaturprofile