@PhdThesis{diss_mods_00006900, author = {Kalisch, John}, title = {Der Einfluss von Wolken auf den Strahlungsantrieb der Erde}, year = {2011}, publisher = {Christian-Albrechts-Universit{\"a}t zu Kiel}, address = {Kiel}, keywords = {Strahlungshaushalt; Strahlungsbilanz; Einstrahlung; Wolken-Strahlungs-Effekt; Wolkenkamera; ECHAM}, abstract = {Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in den quantitativen Absch{\"a}tzungen der Strahlungsbilanzen und der Effekte von Wolken auf den Strahlungshaushalt der Erde. Die Untersuchungen wurden am Boden, am Oberrand der Atmosph{\"a}re und f{\"u}r die Atmosph{\"a}rens{\"a}ule durchgef{\"u}hrt. Zus{\"a}tzlich wurden bodennahe Strahlungsfl{\"u}sse vom Einfachs{\"a}ulenmodell ECHAM5 simuliert. Die Datengrundlage bilden radiometrische Messungen w{\"a}hrend f{\"u}nf transatlantischer Fahrten auf dem Forschungseisbrecher POLARSTERN und der korrespondierenden Satellitenfernerkundung durch MSG. Zur optischen Beobachtung des bew{\"o}lkten Himmels wurde eine seefeste automatische Wolkenkamera entwickelt, aus deren Wolkenfotos die Bedeckungsgrade und Wolkentypen berechnet werden. Die atmosph{\"a}rischen Temperatur- und Feuchteprofile sowie der Fl{\"u}ssigwasserpfad wurden mittels Mikrowellenradiometer hochfrequent gemessen. Das Nettobudget am Boden wird von der solaren Komponente dominiert und betr{\"a}gt im Mittel 144 W/m{\texttwosuperior}, wobei Cirren im solaren Spektralbereich eine geringe und Stratus eine hohe Extinktion hervorrufen. Am Oberrand der Atmosph{\"a}re {\"u}berwiegt in tropischen Tagessummen der Strahlungsfl{\"u}sse meist die solare Komponente. Hier ergibt sich eine Nettobilanz von 37 W/m{\texttwosuperior}. Die Atmosph{\"a}rens{\"a}ule verliert st{\"a}ndig thermische Energie und besitzt eine nur geringe Absorption von solarer Strahlung. Das atmosph{\"a}rische Nettobudget betr{\"a}gt -100 W/m{\texttwosuperior}. Am Boden haben die tiefsten Wolken im langwelligen Spektralbereich den gr{\"o}{\ss}ten positiven Wolken-Strahlungs-Effekt. Im Solaren verursachen Wolken mit sehr hohen optischen Dicken bei hohem Sonnenstand stark negative Effekte. Der mittlere Nettoeffekt liegt am Boden bei -34 W/m{\texttwosuperior}. Zur Berechnung des Wolken-Strahlungs-Effektes am Boden konnte eine neue Parametrisierung eingef{\"u}hrt werden, die auf dem Wolkenbedeckungsgrad und dem Sonnenzenitwinkel basiert. Am Oberrand der Atmosph{\"a}re werden Strahlungsfl{\"u}sse f{\"u}r wolkenfreie Bedingungen teilweise ungenau approximiert. Der mittlere Nettoeffekt betr{\"a}gt -3 W/m{\texttwosuperior}. Cirren haben hier einen geringen solaren sowie einen starken langwelligen Effekt und wirken als einziger Wolkentyp erw{\"a}rmend auf das Klima der Erde. In der Atmosph{\"a}rens{\"a}ule sind die langwelligen Wolken-Strahlungs-Effekte von optisch dichten und tiefen Wolken stark negativ. Mittlere solare Effekte aller Wolkentypen sind positiv. Der Nettoeffekt liegt bei -4 W/m{\texttwosuperior}. Die solaren Wolken-Strahlungs-Effekte am Boden auf Basis von ECHAM5-Simulationen zeigen eine um etwa 20 W/m{\texttwosuperior} st{\"a}rkere Abschattung als in Messungen. Die langwelligen Mittel unterscheiden sich kaum. Unter Anwesenheit von Cirrus und Stratus arbeitet die Modellphysik mit der einzelnen planparallelen Wolkenschicht relativ genau; hier liegen die modellierten Effekte bei denen der Messungen. Konvektive Wolken, vor allem Stratocumului, werden in ihren mittleren solaren Effekten am Boden um bis zu 120 W/m{\texttwosuperior} {\"u}bersch{\"a}tzt.}, url = {https://macau.uni-kiel.de/receive/diss_mods_00006900}, file = {:https://macau.uni-kiel.de/servlets/MCRFileNodeServlet/dissertation_derivate_00003976/dissertation_john_kalisch.pdf:PDF}, language = {de} }