Das Projekt "Statistik der Globalstrahlung ueber Europa und Afrika berechnet aus Daten des Satelliten METEOSAT 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Geophysik und Meteorologie durchgeführt. General Information: Due to the fact, that the transmittance of the atmosphere and its clouds are inversely related to the reflectance for solar radiation, values of the global radiation at ground can be determined from digital satellite images measured in the spectral range of solar radiation. First estimates have shown that monthly averages of global radiation are accurate within 8 to 9 per cent. Within the project SUNSAT, the global radiation reaching Europe and Africa will be determined for a period of 2 complete years (Jan. 1985-Dec. 1986) from the routinely collected 3-hourly low spatial resolution (30-50 km) METEOSAT 2 ISCCP data set. The 1/2-hourly high resolution (2.5-5.0 km) METEOSAT 2 data will be used to determine the global radiation over the restricted area of the Sahel Zone for June and December 1985 and 1986. Additionally, for ground truth comparison, as many as possible pyranometer measurements made over the African continent during 1985 to 1986 will be collected. The first year of data is now processed and preliminary estimates of the global radiation are distributed among the SUNSAT members. After final quality control maps of global radiation written on 1600 BPI CCTS will be available on request at the university of Koeln. Achievements: Accurate time series on available solar radiation at ground level and its diffuse component are required worldwide for industrial, as well as for scientific, purposes. However, the sparse sampling of the worldwide distribution of ground based measurements does not meet the requirements of the different user groups. The SUNSAT project was initiated to calculate the global radiation and its diffuse component, as well as to handle the statistics from the METEOSAT B2-ISCCP satellite data set. These observations cover the continents of Africa and Europe, the middle east and wide regions of the Atlantic and Indian oceans. An atlas has been produced with results for the time period (1985 to 1986) presented as coloured images, with a spatial resolution of 0.5 degrees by 0.5 degrees, and in the form of tables. The tables contain averages over areas of 2.5 degrees by 2.5 degrees longitude and latitude. To ensure the accuracy of these retrieved solar radiation fields at ground level, a comparison with all available ground based pyranometer measurements was made. The results of the surface measurements and the satellite estimates presented in this atlas coincide well.
Das Projekt "Strahlungshaushalt am Oberrand der Atmosphaere - ein operationelles Produkt in MIEC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. Satellite borne radiometers are the only instruments to provide reasonable observations for an estimation of the radiation budget at the top of the atmosphere. Data coverage is, however, a problem. Polar orbiting satellites provide only two observations per day. Thus, a daily mean value can only be derived with an additional model, which describes the diurnal variation. This procedure is performed for example by ERBE (Earth Radiation Budget Experiment). Geostationary satellites can help to solve this problem. We derive a method to estimate the radiation budget components at the top of the atmosphere based on the three-channel observations of METEOSAT (the Climate Data Set, CDS, which is processed 8 times a day, is used). The radiation budget components are going to be a product of MIEC (Meteorological Information Extraction Centre) in ESOC (European Space Operations Centre). The results of this method agree well with those of ERBE for clear sky and in cloudy cases in areas without a distinct diurnal variation of clouds. In areas with such a variation, for example in central equatorial Africa, results agree much better, if one compares the fluxes at these times of the day when observed radiances are available instead of daily mean values (derived with a diurnal model fit by ERBE or 8 observations per day by METEOSAT). Thus, the observations of the geostationary satellite can be a very helpful supplement for the determination of the radiation budget of the earth/atmosphere system.
Das Projekt "Konvektiver Spurentransport in die obere Troposphaere ueber Europa: Budget und Wirkung auf Chemie (CONTRACE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre Oberpfaffenhofen durchgeführt. 1. Ziel: Quantifizierung des gesamten konvektiven Transports von NOx ueber Europa fuer Bedingungen im Sommer und Winter. Vergleich des Beitrages des konvektiven Transports zur NOx-Bilanz der oberen Troposphaere (OT) mit den Beitraegen von Flugzeugemissionen und der Produktion durch Blitze. 2. Arbeitsplanung: Koordination des Verbundprojektes einschliesslich der Messkampagnen. Messungen von NO, NOx, O3, CO, CO2, J(NO2) und meteorologischer Parameter im Ausstroembereich verschiedener konvektiver Wolken in der OT bei den Kampagnen. Entwicklung eines Algorithmus zur Erkennung konvektiver Wolken mittels METEOSAT Satellitendaten und Bestimmung des mittleren Bedeckungsgrades. Bestimmung des gesamten konvektiven Transports von NOx ueber Europa im Sommer und Winter anhand von mittleren NOx-Fluessen, berechnet aus den in-situ Messungen im Ausstroembereich von konvektiven Wolken, und hochgerechnet mit der gesamten Ausdehnung der konvektiven Wolken bestimmt aus den Satellitenbildern. 3. Ergebnisverwertung: Erste Bestimmung des integralen konvektiven Transports von NOx (in TgN yr-1 km-2) ueber Europa. Klimatologie von konvektiven Wolken ueber Europa anhand METEOSAT.
Das Projekt "KUSTOS: Kuestennahe Stoff- und Energiefluesse - der Uebergang Land-Meer in der suedoestlichen Nordsee - Teilprojekt G1: Modell des Schwebstofftransports; Teilprojekt H3: Fernerkundung der Verteilung und Ausbreitung von Schwebstoffen und Phytoplankton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKSS-Forschungszentrum Geesthacht, Institut für Gewässerphysik durchgeführt. Im Projekt KUSTOS soll mit Flugzeug- und Satellitenfernerkundung die Konzentrationsverteilung von Schwebstoffen und Phytoplankton in der Deutschen Bucht kartiert werden, ferner die Wasseroberflaechentemperatur und die fuer die Photosynthese verfuegbare Strahlung sowie ihre Eindringtiefe. Aus Zeitserien soll der Transport von Schwebstoffen und das Wachstum des Phytoplanktons untersucht und mit Modellrechnungen verglichen und analysiert werden. Der Ausstrom der Elbe, der Austausch zwischen Watt und Deutscher Bucht sowie der grossraeumige Transport von Schwebstoffen in der Nordsee sollen beobachtet werden. Hierzu werden Daten des Coastal Zone Colour Scanners, des SeaWIFS (Sea Wide Field of View Sensor), der NOAA Satelliten und des METEOSAT genutzt. Zu den KUSTOS-Schiffseinsaetzen werden Befliegungen mit Spektrometern durchgefuehrt. Die optischen Eigenschaften von Schwebstoff, Gelbstoff und Phytoplankton werden zur Auswertung der Fernmessdaten bestimmt.
Das Projekt "Waerme, Feuchtigkeit und Massenaustauschprozesse in regionalem Massstab in nicht-homogenem Gelaende" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. Observational, theoretical and modelling tools will be used to obtain areal averages of surface fluxes of momentum, heat and water vapour as well as the mean values of wind velocity, temperature and humidity at levels relevant for GCM's and climate models. The work will be concentrated on a specific area, where data from a dense observational network is available, and which is topographically of moderate complexity. The area is the Upper Rhine Valley between Karlsruhe and Basel. Satellite imagery will be used for the elaboration of land use maps and for the monitoring of surface temperature in space and time. Meteosat data will be used to provide high temporal resolution of the temperature, and will be calibrated with AVHRR data to achieve a higher spatial resolution. Landsat TM data will be used together with digital elevation data for the elaboration of the land use data. Surface observations will be analysed in terms of the components of the surface energy fluxes and the mean quantities. Vertical profiles of pertinent meteorological parameters will be measured. The surface measurements will cover areas typical of climate model grid boxes and will be done over a number of typical sites. The data will be analysed using microscale and mesoscale modelling. A diagnostic microscale model will be operated for integration of the information on the scale of the heterogeneities into suitable averages for mesoscale dynamical modelling (1 km scale). A nonhydrostatic mesoscale model (KAMM) will be used to aggregate the microscale exchange processes up to 100 km scales. The end result will be the development of methods to compile observational information into boundary conditions suitable for GCM's and climate models, of methods to deal with subgrid scale inhomogeneities, and of improved surface flux parametrization schemes for use in such models.
Das Projekt "Ableitung der Bodenalbedo aus Satellitendaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. In dem Vorhaben ist ein Algorithmus entwickelt worden, mit dem aus Satellitenbeobachtungen die Albedo von Landoberflaechen berechnet werden kann. Die Albedo, der reflektierte Strahlungsanteil, haengt ab von der Oberflaechenform und -typ und dem Bewuchs. Nutzungsaenderungen und Veraenderungen durch Klimaeinfluesse spiegeln sich daher deutlich in der Albedo wieder. Ausserdem wird sie als wichtiges Glied in dem Energiehaushalt des Erdbodens fuer Klimamodelle benoetigt. Die Albedo kann grossraeumig nur aus Satellitenbeobachtungen abgeleitet werden. Der entwickelte Algorithmus fuer METEOSAT-Daten arbeitet in 3 Schritten: 1) Elimination von Wolken, 2) Atmosphaeren- und Winkelkorrektur, 3) Spektrale Korrektur. Mit Hilfe einer zweidimensionalen Clusteranalyse werden Wolken erkannt und damit wolkenfreie Bildelemente aussortiert. Im naechsten Schritt wird mit Hilfe der Strahlungstransportgleichung ein synthetischer Datensatz erzeugt aus verschiedenen Atmosphaerenzustaenden, Aerosol- und Oberflaecheneigenschaften. Multivariante Analyse der Rechenergebnisse liefert einen linearen Zusammenhang zwischen der Bodenalbedo fuer den Spektralbereich des METEOSAT-Kanals und METEOSAT-Strahldichte, Gesamtwasserdampfgehalt, optischer Dicke (bei 0,55 Mikrometer) und Anisotropiefaktor des Bodens. Die spektrale Korrektur, dh die Berechnung der Bodenalbedo fuer den gesamten solaren Spektralbereich wird mit aehnlichen Simulationsrechnungen durchgefuehrt. Aus den METEOSAT-Daten wurde die Albedo fuer den afrikanischen Kontinent beispielhaft fuer Januar und Juni 1983 bestimmt. Die Genauigkeit haengt vom Sonnenstand ab und liegt fuer Afrika bei 2 bis 3 Prozent (absolut).
Das Projekt "Satellitenfernerkundung vom Wassergehalt der Wolken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Anwendung von Verfahren zur Bestimmung des vertikal integrierten Fluessigwassergehaltes (LWP) von Wolken ueber dem Ozean aus Satellitendaten. Angestrebt wird dabei eine Kombination von Mikrowellenmessungen und Daten des geostationaeren Satelliten METEOSAT. Mit dem Strahlungstransportmodell, das auch den Einfluss der Streuung im Mikrowellenbereich beruecksichtigt, wurden Rechnungen fuer etwa 3000 Atmosphaerenprofile ueber dem Atlantik und der Nordsee durchgefuehrt. Das Fluessigwasserprofil in Wolken wurde dabei durch eine modifizierte adiabatische Methode parametrisiert. Durch multiple Regressionsrechnungen mit den Ergebnissen dieser Strahlungstransportrechnungen wurden Algorithmen zur Bestimmung des LWP abgeleitet. Fuer den Zeitraum des ICE '89 wurde der Fluessigwassergehalt ueber der Nordsee aus Messungen des Mikrowellenradiometers SSM/I an Bord des polarumlaufenden Satelliten DMSP bestimmt. Zur Verifizierung wurden diese Felder des LWP verglichen mit den Ergebnissen der waehrend des ICE '89 an Bord von FS POSEIDON durchgefuehrten Messungen mit einem 33-GHz-Radiometer. Unter Beruecksichtigung der Unterschiede in der zeitlichen und raeumlichen Aufloesung der beiden Datensaetze zeigt der Vergleich eine gute Uebereinstimmung. Die aus den SSM/I-Daten abgeleiteten LWP-Werte wurden mit zeitlich gut uebereinstimmenden Messungen des geostationaeren Satelliten METEOSAT kombiniert. Da der DMSP-Satellit die Nordsee um etwa 6 und 18 Uhr MEZ ueberfliegt, existieren fuer den Oktober keine gleichzeitigen METEOSAT-Daten aus dem Sichtbaren und daher koennen nur die Informationen aus dem Infrarotkanal einbezogen werden.
Das Projekt "Europaeisches Wolken- und Strahlungsexperiment: Modellierung, Messungen und Beobachtungen physikalischer Prozesse in Zirruswolken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH durchgeführt. High ice clouds, cirrus, tend to enhance the greenhouse effect of the atmosphere while cloud fields tend to decrease it and thus contribute to the cooling of the system. The word is aiming to improve respective algorithms in climate and global/regional circulation models. Extensive airborne and ground-based measurements are performed of microphysical and radiative cloud field properties, and of the dynamical and thermodynamical structure of the ambient atmosphere, where high-resolution satellite imagery provides additional information on the horizontal cloud structure. Campaigns have been made so far over Germany, Scotland and adjacent sea areas, and near Spitsbergen, biggy-packing with other experiments. The work has been concentrating primarily on the high-level ice clouds (cirrus) and lower mostly broken cloud fields. These data are analysed with respect to their relations to larger-scale atmospheric field properties. The case studies will be supported by investigations of detailed processes and their contributions to the observed quantities with cloud resolving numerical models. There are two kinds of models in use: one-dimensional simulating the microphysical properties and the cloud life cycles in response to external forcings (radiation, large scale lifting), and three-dimensional dynamical models to reconstruct observed episodes and estimate future developments. Presently, the model simulations are done without consideration of external atmospheric dynamics (no nesting of cloud models into larger scale models). The spatial resolution ranges from about 100 m to 10 km. Data from Meteosat and the NOAA satellites are analysed with respect to their information contents on cloud properties (ice and water content, particle sizes, radiative transfer properties, and their horizontal structures) for comparison with the field measurements and with the results of the operational ISCCP. Detailed numerical and laboratory studies of scattering and absorption properties of non-spherical cloud particles have been done to improve cloud retrieval algorithms.
Das Projekt "Niederschlagsprognosesystem (NIPSY)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 1 Physik,Elektrotechnik, Institut für Umweltphysik,Fernerkundung durchgeführt. Die Moeglichkeiten zur schnellen Vorhersage von Starkniederschlaegen werden vorgestellt. Die genaue Prognose der Starkniederschlaege ist vor allem fuer die Landwirtschaft, das Verkehrswesen, die Abwasserentsorgung, den Katastrophenschutz und die Bauwirtschaft von Interesse. Jeder dieser verschiedenen Branchen hat eigene Warnkriterien, auf die eine optimale Prognose abgestimmt werden muss. Herkoemmliche Verfahren zur Vorhersage von Starkniederschlaegen basieren auf numerischen Wettermodellen oder Regenradar. Beide Systeme werden ueberwiegend von den nationalen Wetterdiensten betrieben und sind nicht in erster Linie daraufhin ausgelegt, optimal angepasste Vorhersagen fuer individuelle Kundenbelange zu erstellen. Eine Pilotstudie unter Nutzung der alle 30 Minuten verfuegbaren METEOSAT-5 Daten im P-DUS-Format (Primary Data Users Station) hat zu einem erfolgversprechenden Resultat gefuehrt.
Das Projekt "Ertragskontrolle netzgekoppelter Photovoltaiksysteme mit Solarstrahlungsdaten aus Satellitenmessungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Fachbereich 8 Physik, Abteilung Energie- und Halbleiterforschung durchgeführt. METEOSAT-Satellitendaten werden zur Bestimmung der standortspezifischen solaren Einstrahlung eingesetzt. Auf der Grundlage dieser Daten wird über eine Modellierung des Systemverhaltens von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen deren zu erwartende Leistung bestimmt. Dies ermöglicht einen weitgehend optimalen Betrieb der Systeme mit maximaler Effizienz.
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