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Ground-based imaging remote sensing of ice clouds: uncertainties caused by sensor, method and atmosphere

Zinner, Tobias und Hausmann, Petra und Ewald, Florian und Bugliaro, Luca und Emde, Claudia und Mayer, Bernhard (2016) Ground-based imaging remote sensing of ice clouds: uncertainties caused by sensor, method and atmosphere. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 9, Seiten 4615-4632. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-9-4615-2016. ISSN 1867-1381.

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Offizielle URL: http://www.atmos-meas-tech.net/9/4615/2016/

Kurzfassung

In this study a method is introduced for the retrieval of optical thickness and effective particle size of ice clouds over a wide range of optical thickness from ground-based transmitted radiance measurements. Low optical thickness of cirrus clouds and their complex microphysics present a challenge for cloud remote sensing. In transmittance, the relationship between optical depth and radiance is ambiguous. To resolve this ambiguity the retrieval utilizes the spectral slope of radiance between 485 and 560 nm in addition to the commonly employed combination of a visible and a short-wave infrared wavelength. An extensive test of retrieval sensitivity was conducted using synthetic test spectra in which all parameters introducing uncertainty into the retrieval were varied systematically: ice crystal habit and aerosol properties, instrument noise, calibration uncertainty and the interpolation in the lookup table required by the retrieval process. The most important source of errors identified are uncertainties due to habit assumption: Averaged over all test spectra, systematic biases in the effective radius retrieval of several micrometre can arise. The statistical uncertainties of any individual retrieval can easily exceed 10 µm. Optical thickness biases are mostly below 1, while statistical uncertainties are in the range of 1 to 2.5. For demonstration and comparison to satellite data the retrieval is applied to observations by the Munich hyperspectral imager specMACS (spectrometer of the Munich Aerosol and Cloud Scanner) at the Schneefernerhaus observatory (2650 m a.s.l.) during the ACRIDICON-Zugspitze campaign in September and October 2012. Results are compared to MODIS and SEVIRI satellite-based cirrus retrievals (ACRIDICON – Aerosol, Cloud, Precipitation, and Radiation Interactions and Dynamics of Convective Cloud Systems; MODIS – Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer; SEVIRI – Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager). Considering the identified uncertainties for our ground-based approach and for the satellite retrievals, the comparison shows good agreement within the range of natural variability of the cloud situation in the direct surrounding.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/105652/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Ground-based imaging remote sensing of ice clouds: uncertainties caused by sensor, method and atmosphere
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zinner, TobiasLMU, MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hausmann, PetraKIT, Campus Alpin, GarmischNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ewald, FlorianDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bugliaro, LucaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Emde, ClaudiaLMU, MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mayer, BernhardLMU, MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 September 2016
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques (AMT)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.5194/amt-9-4615-2016
Seitenbereich:Seiten 4615-4632
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ground-based remote sensing, ice clouds, imaging spectrometer
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Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Fernerkundung der Atmosphäre
Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Bugliaro Goggia, Dr.rer.nat. Luca
Hinterlegt am:12 Aug 2016 15:58
Letzte Änderung:22 Jun 2023 10:33

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