Solarer Strahlungstransport in der inhomogenen Atmosphaere

A most profound knowledge about the radiative characteristics of clouds is required for the development of realistic atmospheric circulation models and cloud remote sensing algorithms. At present, cloud fields are treated extremely simplified in both application areas. Cloud radiative flux parameterizations in atmospheric circulation models as well as the correlation between radiance and cloud properties as required for remote sensing algorithm are usually based on the assumption of plane-parallel homogeneous (PPHOM) clouds. Compared to realistically 3D cloud fields, this simplification leads to large systematic errors. In order to quantify these errors a Monte Carlo radiative transfer model has been developed and applied to 3D cloud fields. The latter origin from the non-hydrostatic 3D atmospheric model GESIMA. Absorption and scattering properties of the cloud particles have been calculated by means of Mie-theory for spherical water droplets and a ray-tracing code for non-spherical ice, rain, and snow particles. Line by line calculations have been used to obtain the absorption properties of the relevant atmospheric gases. (orig.)Die Erstellung realistischer Zirkulationsmodelle der Atmosphaere erfordert unter Anderem eine moeglichst genaue Kenntnis der Strahlungseigenschaften von Wolken. Auch fuer Ableitung und Korrektur von Fernerkundungsalgorithmen sind die Einfluesse der Wolken auf die zu messenden Strahldichten von grosser Bedeutung. In den beiden genannten Anwendungen werden Wolkenfelder zur Zeit nur in stark vereinfachter Weise beruecksichtigt. Parameterisierungen der Strahlungsfluesse bei bewoelkter Atmosphaere in atmosphaerischen Zirkulationsmodellen, sowie die Ableitung der Zusammenhaenge zwischen Strahldichten und optischen Wolkeneigenschaften basieren auf der Annahme von planparallelen und horizontal homogenen Wolken (PPHOM). Diese Approximation kann gegenueber der dreidimensionalen Strahlungstransportberechnung (3D) zu erheblichen Fehlern fuehren. Zur Untersuchung dieser Fehler wurde ein Monte Carlo Strahlungstransportmodell entwickelt. Die hier untersuchten Wolkenfelder entstammen dem nichthydrostatischen dreidimensionalen Atmosphaerenmodell GESIMA. Absorptions- und Streueigenschaften der Wolkenpartikel werden nach der Mie-Theorie fuer sphaerische Wolkenwassertropfen oder mittels Ray-Tracing fuer nichtsphaerische Teilchen (Regentropfen, Eis und Schnee) berechnet. 'Linie fuer Linie' Berechnungen liefern die Absorptionseigenschaften der Gase. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RN 3292(322) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman