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Observations and modeling of areal surface albedo and surface types in the Arctic

Jäkel, Evelyn und Becker, Sebastian und Sperzel, Tim und Niehaus, Hannah und Spreen, Gunnar und Tao, Ran und Nicolaus, Marcel und Dorn, Wolfgang und Rinke, Annette und Brauchle, Jörg und Wendisch, Manfred (2024) Observations and modeling of areal surface albedo and surface types in the Arctic. The Cryosphere, 18 (3), Seiten 1185-1205. Copernicus Publications. doi: 10.5194/tc-18-1185-2024. ISSN 1994-0416.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://tc.copernicus.org/articles/18/1185/2024/

Kurzfassung

An accurate representation of the annual evolution of surface albedo of the Arctic Ocean, especially during the melting period, is crucial to obtain reliable climate model predictions in the Arctic. Therefore, the output of the surface albedo scheme of a coupled regional climate model (HIRHAM–NAOSIM) was evaluated against airborne and ground-based measurements. The observations were conducted during five aircraft campaigns in the European Arctic at different times of the year between 2017 and 2022; one of them was part of the Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC) expedition in 2020. We applied two approaches for the evaluation: (a) relying on measured input parameters of surface type fraction and surface skin temperature (offline) and (b) using HIRHAM–NAOSIM simulations independently of observational data (online). From the offline method we found a seasonally dependent bias between measured and modeled surface albedo. In spring, the cloud effect on surface broadband albedo was overestimated by the surface albedo parametrization (mean albedo bias of 0.06), while the surface albedo scheme for cloudless cases reproduced the measured surface albedo distributions for all seasons. The online evaluation revealed an overestimation of the modeled surface albedo resulting from an overestimation of the modeled cloud cover. Furthermore, it was shown that the surface type parametrization contributes significantly to the bias in albedo, especially in summer (after the drainage of melt ponds) and autumn (onset of refreezing). The lack of an adequate model representation of the surface scattering layer, which usually forms on bare ice in summer, contributed to the underestimation of surface albedo during that period. The difference between modeled and measured net irradiances for selected flights during the five airborne campaigns was derived to estimate the impact of the model bias for the solar radiative energy budget at the surface. We revealed a negative bias between modeled and measured net irradiances (median: −6.4 W m−2) for optically thin clouds, while the median value of only 0.1 W m−2 was determined for optically thicker clouds.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199213/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Observations and modeling of areal surface albedo and surface types in the Arctic
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jäkel, EvelynUniversität Leipzig, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Becker, SebastianUniversität Leipzig, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sperzel, TimUniversität Leipzig, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Niehaus, HannahUniversität BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spreen, GunnarUniversity of Bremen, IUP, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tao, RanAlfred Wegener Institut, BremerhavenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nicolaus, MarcelAlfred Wegener Institut, BremerhavenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dorn, WolfgangAlfred Wegener Institut, PotsdamNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rinke, AnnetteAlfred Wegener Institut, Potsdam, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brauchle, JörgJoerg.Brauchle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3556-7643155304394
Wendisch, ManfredInstitute for Meteorology, University of LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 März 2024
Erschienen in:The Cryosphere
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
DOI:10.5194/tc-18-1185-2024
Seitenbereich:Seiten 1185-1205
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:The Cryosphere
ISSN:1994-0416
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Albedo, MACS, Aerial Camera, Arctic
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Polar Monitor II
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Sicherheitsforschung und Anwendungen
Hinterlegt von: Brauchle, Jörg
Hinterlegt am:13 Mär 2024 07:21
Letzte Änderung:17 Apr 2024 13:20

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