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Influence of local surface albedo variability and ice crystal shape on passive remote sensing of thin cirrus

Fricke, C. und Ehrlich, André und Jäkel, Evi und Bohn, B. und Wirth, Martin und Wendisch, Manfred (2014) Influence of local surface albedo variability and ice crystal shape on passive remote sensing of thin cirrus. Atmospheric Chemistry and Physics, 14, Seiten 1943-1958. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-14-1943-2014. ISSN 1680-7316.

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Offizielle URL: http://www.atmos-chem-phys.net/14/1943/2014/acp-14-1943-2014.pdf

Kurzfassung

Airborne measurements of solar spectral radiance reflected by cirrus are performed with the HALO-Solar Radiation (HALO-SR) instrument onboard the High Altitude and Long Range Research Aircraft (HALO) in November 2010. The data are used to quantify the influence of surface albedo variability on the retrieval of cirrus optical thickness and crystal effective radius. The applied retrieval of cirrus optical properties is based on a standard two-wavelength approach utilizing measured and simulated reflected radiance in the visible and near-infrared spectral region. Frequency distributions of the surface albedos from Moderate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite observations are used to compile surface-albedo-dependent lookup tables of reflected radiance. For each assumed surface albedo the cirrus optical thickness and effective crystal radius are retrieved as a function of the assumed surface albedo. The results for the cirrus optical thickness are compared to measurements from the High Spectral Resolution Lidar (HSRL). The uncertainty in cirrus optical thickness due to local variability of surface albedo in the specific case study investigated here is below 0.1 and thus less than that caused by the measurement uncertainty of both instruments. It is concluded that for the retrieval of cirrus optical thickness the surface albedo variability is negligible. However, for the retrieval of crystal effective radius, the surface albedo variability is of major importance, introducing uncertainties up to 50%. Furthermore, the influence of the bidirectional reflectance distribution function (BRDF) on the retrieval of crystal effective radius was investigated and quantified with uncertainties below 10%, which ranges below the uncertainty caused by the surface albedo variability. The comparison with the independent lidar data allowed for investigation of the role of the crystal shape in the retrieval. It is found that if assuming aggregate ice crystals, the HSRL observations fit best with the retrieved optical thickness from HALO-SR.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/88373/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Influence of local surface albedo variability and ice crystal shape on passive remote sensing of thin cirrus
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fricke, C.Leipzig Institute for Meteorology, University of Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehrlich, AndréLeipzig Institute for Meteorology, University of Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jäkel, EviLeipzig Institute for Meteorology, University of Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bohn, B.Institute for Energy and Climate Research, IEK-8, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wirth, MartinDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wendisch, ManfredLeipzig Institute for Meteorology, University of Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Februar 2014
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.5194/acp-14-1943-2014
Seitenbereich:Seiten 1943-1958
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:solar radiance, airborne measurements, cirrus optical thickness
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HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W EO - Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Vorhaben LIDAR-Forschung und -Entwicklung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Wirth, Dr.rer.nat. Martin
Hinterlegt am:03 Mär 2014 11:55
Letzte Änderung:02 Mai 2019 14:04

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