993 resultados para Cloud optical thickness
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Atmospheric aerosols are now actively studied, in particular because of their radiative and climate impacts. Estimations of the direct aerosol radiative perturbation, caused by extinction of incident solar radiation, usually rely on radiative transfer codes and involve simplifying hypotheses. This paper addresses two approximations which are widely used for the sake of simplicity and limiting the computational cost of the calculations. Firstly, it is shown that using a Lambertian albedo instead of the more rigorous bidirectional reflectance distribution function (BRDF) to model the ocean surface radiative properties leads to large relative errors in the instantaneous aerosol radiative perturbation. When averaging over the day, these errors cancel out to acceptable levels of less than 3% (except in the northern hemisphere winter). The other scope of this study is to address aerosol non-sphericity effects. Comparing an experimental phase function with an equivalent Mie-calculated phase function, we found acceptable relative errors if the aerosol radiative perturbation calculated for a given optical thickness is daily averaged. However, retrieval of the optical thickness of non-spherical aerosols assuming spherical particles can lead to significant errors. This is due to significant differences between the spherical and non-spherical phase functions. Discrepancies in aerosol radiative perturbation between the spherical and non-spherical cases are sometimes reduced and sometimes enhanced if the aerosol optical thickness for the spherical case is adjusted to fit the simulated radiance of the non-spherical case.
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[1] We present a model of the dust cycle that successfully predicts dust emissions as determined by land surface properties, monthly vegetation and snow cover, and 6-hourly surface wind speeds for the years 1982–1993. The model takes account of the role of dry lake beds as preferential source areas for dust emission. The occurrence of these preferential sources is determined by a water routing and storage model. The dust source scheme also explicitly takes into account the role of vegetation type as well as monthly vegetation cover. Dust transport is computed using assimilated winds for the years 1987–1990. Deposition of dust occurs through dry and wet deposition, where subcloud scavenging is calculated using assimilated precipitation fields. Comparison of simulated patterns of atmospheric dust loading with the Total Ozone Mapping Spectrometer satellite absorbing aerosol index shows that the model produces realistic results from daily to interannual timescales. The magnitude of dust deposition agrees well with sediment flux data from marine sites. Emission of submicron dust from preferential source areas are required for the computation of a realistic dust optical thickness. Sensitivity studies show that Asian dust source strengths are particularly sensitive to the seasonality of vegetation cover.
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Cirrus clouds are an interesting point in the research of the atmosphere due their behavior and the effect on the earth radiation budget. They can affect the atmospheric radiation budget by reflecting the incoming solar radiation and absorbing the outgoing terrestrial radiation. Also, this cloud type is involved in the dehydration of the upper troposphere and lower stratosphere. So, it is interesting to increment the measurements of this type of clouds from the ground. During November and December 2012, through the CHUVA-SUL campaign, measurements with lidar in Santa Maria, Rio Grande do Sul were conducted. The system installed in Santa Maria site (29.8 °S; 53.7 °W, 100 m asl) was a single elastic-backscatter lidar using the wavelength of 532 nm. Some days with cirrus clouds lidar measurements were detected. Four days with presence of cirrus cloud are showed in the present study. These days, 7, 8, 19 and 28 November 2012, was selected due the persistence of cirrus clouds over many hours. The raw retrieval lidar signals and inverted backscatter coefficient profiles were analyzed for the selected days. Base and top height was obtained by analysis of raw signal and backscatter coefficient. Extinction coefficient profiles were obtained by the assumption of the lidar ratio. Cirrus cloud optical depth (COD) values were calculated, from the integration of the extinction coefficient between the base and top altitudes of the cirrus clouds.
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High spectral resolution radiative transfer (RT) codes are essential tools in the study of the radiative energy transfer in the Earth atmosphere and a support for the development of parameterizations for fast RT codes used in climate and weather prediction models. Cirrus clouds cover permanently 30% of the Earth's surface, representing an important contribution to the Earth-atmosphere radiation balance. The work has been focussed on the development of the RT model LBLMS. The model, widely tested in the infra-red spectral range, has been extended to the short wave spectrum and it has been used in comparison with airborne and satellite measurements to study the optical properties of cirrus clouds. A new database of single scattering properties has been developed for mid latitude cirrus clouds. Ice clouds are treated as a mixture of ice crystals with various habits. The optical properties of the mixture are tested in comparison to radiometric measurements in selected case studies. Finally, a parameterization of the mixture for application to weather prediction and global circulation models has been developed. The bulk optical properties of ice crystals are parameterized as functions of the effective dimension of measured particle size distributions that are representative of mid latitude cirrus clouds. Tests with the Limited Area Weather Prediction model COSMO have shown the impact of the new parameterization with respect to cirrus cloud optical properties based on ice spheres.
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Es werden zwei komplementäre "bottom-up" Methoden präsentiert, die den kontrollierten Einbau von "intelligenten" planaren Defekten in selbstorganisierte kolloidale photonische Kristalle (KPKs) ermöglichen. Die Defektschicht basiert auf einem funktionellen, nanometer-skalierten dünnen Film, der entweder durch schichtweise ("layer-by-layer") Selbstorganisation und Mikrokontakttransferübertragung oder durch Aufschleudern und einer KPK-Opferfüllung hergestellt wird. Die entwickelten Techniken gestatten die Integration von maßgeschneiderten dünnen Defektfilmen bestehend aus einer enorm großen Vielfalt an Materialien; sie sind kostengünstig und können im größeren Maßstab angewendet werden. Optische Untersuchungen zeigen einen engen, durch den Defekt hervorgerufenen Transmissionszustand in der photonischen Bandlücke. Die Defektwellenlänge hängt von der optischen Dicke der Defektschicht ab. Aktives Schalten der Defektwellenlänge wird erreicht, indem Defektschichten aus Makromolekülen hergestellt werden, die über externe Erreger wie Licht, Temperatur, Redoxzyklen und mechanischen Druck adressiert werden können. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind im Einklang mit separat durchgeführten Ellipsometrie-Messungen und theoretischen "scalar wave approximation"-Berechnungen. Darüber hinaus werden KPKs mit funktionellen biomolekularen Defekten vorgestellt. Über Verschiebungen der Defektmode können DNA-Konformationsänderungen, die enantioselektive Einlagerung eines chiralen Antitumormedikaments sowie Enzymaktivitäten optisch beobachtet werden. Die Einlagerung von fluoreszierenden Farbstoffen und Quantenpunkten in Defekt-KPKs führt zu einer eindeutigen, durch die photonische Bandlücke und den Defektzustand hervorgerufenen Modifizierung der Photolumineszenz (PL)-Spektren. Schaltbare PL-Modifizierungen werden detektiert, wenn adressierbare Defekt-KPKs verwendet werden.
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Stratosphärische Partikel sind typischerweise mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar. Dennoch haben sie einen signifikanten Einfluss auf die Strahlungsbilanz der Erde und die heteorogene Chemie in der Stratosphäre. Kontinuierliche, vertikal aufgelöste, globale Datensätze sind daher essenziell für das Verständnis physikalischer und chemischer Prozesse in diesem Teil der Atmosphäre. Beginnend mit den Messungen des zweiten Stratospheric Aerosol Measurement (SAM II) Instruments im Jahre 1978 existiert eine kontinuierliche Zeitreihe für stratosphärische Aerosol-Extinktionsprofile, welche von Messinstrumenten wie dem zweiten Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE II), dem SCIAMACHY, dem OSIRIS und dem OMPS bis heute fortgeführt wird. rnrnIn dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Algorithmus vorgestellt, der das sogenannte ,,Zwiebel-Schäl Prinzip'' verwendet, um Extinktionsprofile zwischen 12 und 33 km zu berechnen. Dafür wird der Algorithmus auf Radianzprofile einzelner Wellenlängen angewandt, die von SCIAMACHY in der Limb-Geometrie gemessen wurden. SCIAMACHY's einzigartige Methode abwechselnder Limb- und Nadir-Messungen bietet den Vorteil, hochaufgelöste vertikale und horizontale Messungen mit zeitlicher und räumlicher Koinzidenz durchführen zu können. Die dadurch erlangten Zusatzinformationen können verwendet werden, um die Effekte von horizontalen Gradienten entlang der Sichtlinie des Messinstruments zu korrigieren, welche vor allem kurz nach Vulkanausbrüchen und für polare Stratosphärenwolken beobachtet werden. Wenn diese Gradienten für die Berechnung von Extinktionsprofilen nicht beachtet werden, so kann dies dazu führen, dass sowohl die optischen Dicke als auch die Höhe von Vulkanfahnen oder polarer Stratosphärenwolken unterschätzt werden. In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, welches mit Hilfe von dreidimensionalen Strahlungstransportsimulationen und horizontal aufgelösten Datensätzen die berechneten Extinktionsprofile korrigiert.rnrnVergleichsstudien mit den Ergebnissen von Satelliten- (SAGE II) und Ballonmessungen zeigen, dass Extinktionsprofile von stratosphärischen Partikeln mit Hilfe des neu entwickelten Algorithmus berechnet werden können und gut mit bestehenden Datensätzen übereinstimmen. Untersuchungen des Nabro Vulkanausbruchs 2011 und des Auftretens von polaren Stratosphärenwolken in der südlichen Hemisphäre zeigen, dass das Korrekturverfahren für horizontale Gradienten die berechneten Extinktionsprofile deutlich verbessert.
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Directly imaged exoplanets are unexplored laboratories for the application of the spectral and temperature retrieval method, where the chemistry and composition of their atmospheres are inferred from inverse modeling of the available data. As a pilot study, we focus on the extrasolar gas giant HR 8799b, for which more than 50 data points are available. We upgrade our non-linear optimal estimation retrieval method to include a phenomenological model of clouds that requires the cloud optical depth and monodisperse particle size to be specified. Previous studies have focused on forward models with assumed values of the exoplanetary properties; there is no consensus on the best-fit values of the radius, mass, surface gravity, and effective temperature of HR 8799b. We show that cloud-free models produce reasonable fits to the data if the atmosphere is of super-solar metallicity and non-solar elemental abundances. Intermediate cloudy models with moderate values of the cloud optical depth and micron-sized particles provide an equally reasonable fit to the data and require a lower mean molecular weight. We report our best-fit values for the radius, mass, surface gravity, and effective temperature of HR 8799b. The mean molecular weight is about 3.8, while the carbon-to-oxygen ratio is about unity due to the prevalence of carbon monoxide. Our study emphasizes the need for robust claims about the nature of an exoplanetary atmosphere to be based on analyses involving both photometry and spectroscopy and inferred from beyond a few photometric data points, such as are typically reported for hot Jupiters.