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Intercomparison of wind speed, temperature, and humidity data between dropsondes and aircraft in situ measurements

Namdari, Soodabeh und Dmitrovic, Sanja und Chen, Gao und Crosbie, Ewan und DiGangi, J. P. und Diskin, Glenn S. und Ferrare, Richard A. und Hair, J. W. und Kirschler, Simon und Nowak, J. B. und Thornhill, Kenneth L. und Voigt, Christiane und Vömel, Holger und Zeng, Xubin und Sorooshian, Armin (2025) Intercomparison of wind speed, temperature, and humidity data between dropsondes and aircraft in situ measurements. Atmospheric Measurement Techniques, 18 (17), Seiten 4325-4345. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-18-4325-2025. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/18/4325/2025/

Kurzfassung

Airborne measurements of wind speed and direction, temperature, and relative humidity are critical due to their importance for atmospheric processes. Field campaigns with multiple coordinated aircraft present challenges when combining data from each platform due to atmospheric heterogeneity. To confront this issue, this work intercompares for the first time in situ measurements from the Turbulent Air Motion Measurement System (TAMMS) of horizontal winds and temperature and a diode laser hygrometer (relative humidity) deployed on an HU-25 Falcon flying mostly within the marine boundary layer to an independent set of measurements from dropsondes launched from a higher-flying King Air. Leveraging data from 162 joint flights over the northwest Atlantic from these two spatially coordinated aircraft during the NASA Aerosol Cloud meTeorology Interactions oVer the western ATlantic Experiment (ACTIVATE) campaign in winter and summer seasons between 2020–2022, a total of 555 pairs of Falcon–dropsonde data points are identified within 30 km horizontal separation, with minimal vertical separation (usually < 1 m), and within 15 min. This analysis is based on the following range of conditions experienced: altitude = ∼ 0.1–5 km, temperature = −19–27 °C, relative humidity = 1 %–100 %, and wind speed = 0.2–42 m s−1. Based on scatterplots, correlation coefficients, and mean (in situ–dropsonde) error (ME), intercomparisons reveal good agreement for wind speed (r = 0.95, ME = 0.21 ± 1.68 m s−1),u/v wind components (r ∼ 0.96–0.97, ME ∼ 0.03–0.16 (± 1.62–1.67) m s−1), wind direction (r = 0.94, ME = 0.00 ± 0.22 based on cosine of direction angles), temperature (r = 0.99, ME = 0.00 ± 0.71 °C), and relative humidity (r = 0.91, ME = −3.86 ± 10.74 %). Sensitivity analysis shows that binning data into categories of horizontal separation distance, clear versus cloud, winter versus summer, altitude range, and terciles of the values for examined variables did not yield major changes except for relative humidity where there was more deviation, especially above 70 %. The effect of statistics was examined by relaxing the vertical separation distance criteria to expand the number of pairs to over 360 000, without much difference in intercomparison metrics. The effect of averaging more points for each instrument in the final 555 pairs was also shown to lead to minimal change in agreement. Overall, these results provide confidence in both the performance of the measurement techniques compared and combining dropsonde data with in situ data from a separate coordinated aircraft for ACTIVATE, which has relevance to other campaigns with multiple coordinated aircraft conducting similar types of measurements.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216846/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Intercomparison of wind speed, temperature, and humidity data between dropsondes and aircraft in situ measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Namdari, SoodabehUniversity of Arizona, Tucson, AZ, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dmitrovic, SanjaUniversity of Arizona, Tucson, AZ, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chen, GaoNASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Crosbie, EwanNASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
DiGangi, J. P.NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Diskin, Glenn S.NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USAhttps://orcid.org/0000-0002-3617-0269NICHT SPEZIFIZIERT
Ferrare, Richard A.NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hair, J. W.NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kirschler, SimonDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nowak, J. B.NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thornhill, Kenneth L.NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, ChristianeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8925-7731NICHT SPEZIFIZIERT
Vömel, HolgerNCAR, Boulder, CO, USAhttps://orcid.org/0000-0003-1223-3429NICHT SPEZIFIZIERT
Zeng, XubinUniversity of Arizona, Tucson, AZ, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sorooshian, ArminUniversity of Arizona, Tucson, AZ, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 September 2025
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
DOI:10.5194/amt-18-4325-2025
Seitenbereich:Seiten 4325-4345
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:Articles in AMT
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:in situ measurements, Turbulent Air Motion Measurement System (TAMMS), Airborne measurements, diode laser hygrometer, dropsonde
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Wolkenphysik
Hinterlegt von: Keur, Natalie Desiree
Hinterlegt am:29 Sep 2025 09:37
Letzte Änderung:29 Sep 2025 09:37

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