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Surrogate cloud fields generated with the Iterative Amplitude Adapted Fourier Transform algorithm

Venema, Victor und Meyer, Steffen und Gimeno-Garcia, Sebastian und Kniffka, Anke und Simmer, Clemens und Crewell, Susanne und Löhnert, Ulrich und Trautmann, Thomas und Macke, Andreas (2006) Surrogate cloud fields generated with the Iterative Amplitude Adapted Fourier Transform algorithm. Tellus A - Dynamic Meteorology and Oceanography, 58A, Seiten 104-120. Tellus. doi: 10.1111/j.1600-0870.2006.00160.x.

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Kurzfassung

A new method of generating two-dimensional and three-dimensional cloud fields is presented, which share several important statistical properties with real measured cloud fields. Well-known algorithms such as the Fourier method and the Bounded Cascade method generate fields with a specified Fourier spectrum. The new iterative method allows for the specification of both the power spectrum and the amplitude distribution of the parameter of interest, e.g. the liquid water content or liquid water path. As such, the method is well suited to generate cloud fields based on measured data, and it is able to generate broken cloud fields. Important applications of such cloud fields are e.g. closure studies. The algorithm can be supplied with additional spatial constraints which can reduce the number of measured cases needed for such studies. In this study the suitability of the algorithm for radiative questions is evaluated by comparing the radiative properties of cloud fields from cloud resolving models of cumulus and stratocumulus with their surrogate fields at nadir, and for a solar zenith angle of 0° and 60°. The cumulus surrogate clouds ended up to be identical to the large eddy simulation (LES) clouds on which they are based, except for translations and reflections. The root mean square differences of the stratocumulus transmittance and reflectance fields are less than 0.03% of the radiative budget. The radiances and mean actinic fluxes fit better than 2%. These results demonstrate that these LES clouds are well described from a radiative point of view, using only a power spectrum together with an amplitude distribution.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/22895/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Surrogate cloud fields generated with the Iterative Amplitude Adapted Fourier Transform algorithm
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Venema, VictorMeteorological Institute of Bonn UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, SteffenLeibniz-Institut für Meereswissenschaften KielNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gimeno-Garcia, SebastianUniversity of LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kniffka, AnkeUniversity of LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Simmer, ClemensMeteorological Institute of Bonn UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Crewell, SusanneMeteorological Institute of Bonn UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Löhnert, UlrichMeteorological Institute of Bonn UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Trautmann, ThomasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Macke, AndreasLeibniz-Institut für Meereswissenschaften KielNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2006
Erschienen in:Tellus A - Dynamic Meteorology and Oceanography
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:58A
DOI:10.1111/j.1600-0870.2006.00160.x
Seitenbereich:Seiten 104-120
Verlag:Tellus
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Radiative transfer, Statistical cloud generator, Radiative properties of clouds
HGF - Forschungsbereich:Verkehr und Weltraum (alt)
HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Vorhaben Entwicklung von Atmosphärenprozessoren (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Rüba, Brigitte
Hinterlegt am:23 Mär 2006
Letzte Änderung:07 Apr 2010 10:07

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