Messungen mit Mehrwellenlängen-Aerosol-Lidar undWindlidar während COPS

Teilnehmer der Kampagne:Dietrich Althausen, Detlef Müller, Ronny Engelmann, Matthias Tesche, Patric Seifert, Julia Fruntke, Christin Herold, Luise Hentschel

Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig

Aerosol and vertical–velocity profiling and cloud glaciation observations during COPSAntragsteller: Albert Ansmann

Aerosol and vertical–velocity profiling and cloud glaciation observations during COPSAntragsteller: Albert Ansmann

Beitrag zu ACM und SPP 1167 (2-Jahres Periode)

• Aerosolcharakterisierung • Bestimmung geometrischer, optischer und mikrophysikalischer Eigenschaften (z.B.: Aerosol-Partikelanzahlkonzentration) von Aerosol und Wolken

• Vertikalwind in der oberen Grenzschicht (bis zur Wolkenunterkante)

• Heterogene Eisbildung• Untersuchung des Einflusses von Aerosolpartikeln und

meteorologischen Bedingungen auf die Eisbildung in Wolken

Mehrere Saharastaub- und Waldbrand-Aerosolfahnen beobachtet

DF

G A

ntra

g

3 Monate gemessen, 400-500 h an Messdaten

Backscatter Extinction lidar-Ratio Temperature Humditiy profiling Apparatus

Wind Lidar

Messinstrumente

(710 nm)

0

1000

2000

3000

4000

0 2 4 6 8 10

355 nm 400 nm 532 nm 710 nm 800 nm 1064 nm

BACKSC. COEF. (Mm-1 sr-1)

HE

IGH

T (

m)

0 200 400 600 800

25 MARCH 1999: Optical Parameters mean of 3600 s, 1330 - 1500 UTC

EXTINCTION COEF. (Mm-1)

355 nm 532 nm

INDOEX,Malediven1999-2000

SAMUM I, Marokko, Mai-Jun 2006COPS, Schwarzwald, Jun-Aug 2007SAMUM II, Kapverde, Jan/Feb+Mai/Jun 2008

6 x beta 2 x sigma

Inversionsalgorithmus

Eingabeparameter: – 6 Rückstreukoeffizienten – 2 Extinktionskoeffizienten

Ausgabe:– Volumengrößenverteilung– Effektiver Radius– Gesamtvolumenkonzentration– Gesamtoberflächenkonzentration– Mittl. komplexer Brechungsindex– Einfachstreualbedo

Inversionsalgorithmus

Validierung der Inversionsergebnisse mittels flugzeugetragener IN-SITU Messungen

LACE 98: Biomass Burning From NW CanadaMeasurement : 9 August 1998

3500-4000 m 3400-3900 m inversion in-situ

IfT IMP (r > 50 nm)

eff. radius ( m)

v ( m /cm ) 3 3

s ( m /cm ) 2 3

n (1/cm ) 3

real part

imag.

single-scat.albedo (532nm)

part

0.27

13

142

295

1 .62

0 .047

0 .81

0 .04

2

7

64

0 .08

0 .013

0 .03

0.24

11

136

506

1 .66

0 .79

0 .053

0 .01

1

5

131

0 .02

0 .01

0.004

0 .25 0 .07

8 5

95 55

271 74

(1.56)

(0.07)

0.79 0 .02

9 August 1998, 2200-2400 U TC

COPS: Teilweise wird nur die Größenordnung der Partikelanzahlkonzentration angegeben werden können (100 cm-3, 1000 cm-3, 10000 cm-3)

DLR Falcon

Bestimmung des Aerosoltyps

Aerosoltyp Lidarverhältnis (sr) Depol.(%) Maritim S355=S532 (gering) <5% (gering)

Städtisch S355>=S532 (hoch) <5% (gering) Waldbrand S355<S532 (hoch) <10-15% (mittel) Wüstenstaub S355>=S532 (hoch) 25-35% (hoch)

355 nm versus 532 nm

COPS: Einige Messbeispiele

PBL+CU

Vertikalwind

P B L - Entwicklung…

…und die zugehörigen Vertikalwinde

Vertikalprofile von Windrichtung und -Geschwindigkeit

stark-konvektiver Cumulus

Interessantes Ereignis

Heterogene Eisbildung

melting layer

Unkalibriertes Depol.-Verhältn. (710nm)

Thema 1 Thema 2PBL heterog. Eisbildung

COPS:

Bertha(Raman Lidar)

Wasserdampf

Nachtmessung,

1 min zeitl. Aufl.,60 m Höhenaufl.

Datenauswertung seit März 2008

• 1 Diplomandin arbeitet an der Auswertung der WiLi-Daten (PBL-Windstatistik)

• 1 Diplomand arbeitet an der Auswertung der Ramanlidar-Daten (Wasserdampf und

Temperatur)

• Ab Spätsommer zusätzlich ein Postdoc zur Windauswertung

Vielen Dank!

BERTHA, Heselbach, 532nm Rückstreusignal

PBL, sonniger Tag Staub

BERTHA, Wasserdampf Raman Lidar, Heselbach

SONDE

LIDAR, 20 min, 60 m Glättung LIDAR, 1 min, 240 m Glättung

LIDAR

LIDAR

532 nm Rückstreusignal

g/kg

Influence of Saharan dust and biomass burning smoke on cloud glaciationover the northern tropical Atlantic Ocean (Cape Verde) during SAMUM II

Veröffentlicht im Februar 2008

SAMUM II: 15 Jan – 14 Feb 2008, Praia, Kapverde (15oN, 23.5oW) …in Vorbereitung

Unsere bisherigen Arbeiten zur heterogenen Eisbildung

AC

Eis

Fallgeschwindigkeiten

CI

Bertha + Wili