Strahlungsbilanz der bewölkten Atmosphäre aus MSG1-SEVIRI Daten

Die Strahlungsbilanz der Erde treibt letztlich alle physikalischen Prozesse von Ozean und Atmosphäre an. Ein verbessertes Verständnis der Komponenten der Strahlungsbilanz liefert damit zwangsläufig auch ein besseres Verständnis des Klimasystems unserer Erde. Hierbei kommt den Wolken eine ganz besondere Rolle zu, immerhin bedecken sie ständig 66% unseres Planeten.Wolken wirken in zwei Richtungen auf die Strahlungsbilanz. Zum einen reflektieren sie mehr solare Strahlung als der Untergrund und verringern damit das dem System Erde-Atmosphäre zur Verfügung stehende Energieangebot. Auf der anderen Seite absorbieren Wolken Infrarotstrahlung und strahlen selbst mit ihrer kälteren Oberkantentemperatur ab. Somit verhindern sie, dass ein nicht unerheblicher Teil an Energie des Systems Erde-Atmosphäre an den Weltraum verloren geht.Diese beiden Wolkenstrahlungseffekte wirken in entgegegesetzte Richtung, wobei je nach Wolkentyp der eine oder der andere Effekt überwiegen kann. Diese Arbeit hat zum Thema, diese Effekte aus fernerkundeten Strahlungsbilanzkomponenten zu betrachten.Der erste Teil dieser Arbeit dient der Erarbeitung der Grundlagen und Algorithmen, mit deren Hilfe aus Messungen des SEVIRI Instruments auf den Meteosat-Satelliten der zweiten Generation (MSG) die Komponenten der Strahlungsbilanz am Oberrand der Atmosphäre gewonnen werden können. Darüberhinaus werden Strahlungsbilanzkomponenten aus zwei verschiedenen Instrumenten (SEVIRI und GERB) miteinander verglichen. Hierbei stellt sich heraus, dass die kurzwelligen Strahlungsflüsse eine signifikante Abhängigkeit von der betrachteten Szene zeigen, wohingegen die langwelligen Strahlungsflüsse eine gute Übereinstimmung zeigen. Ferner wird eine alternative Methode zur Gewinnung langwelliger Strahlungsflüsse aus SEVIRI-Daten entwickelt.Der zweite Teil befasst sich mit der zeitlichen Entwicklung der Strahlungsbilanzkomponenten während des Lebenszyklus konvektiver Bewölkungssysteme. Hierbei werden zunächst einzelne konvektive Wolkencluster dreier Klimazonen (mittlere Breiten Subtropen, Tropen) exemplarisch betrachtet und anschließend drei tropische Zyklonen der atlantischen Hurrikan-Saison 2006. Hierbei wird ein möglicher Zusammenhang zwischen der Rotations-Intensität eines tropischen Konvektionssystems und dessen Strahlungseffekten beschrieben.Im letzten Teil werden die Auswirkungen von Aerosole auf die Strahlungsbilanz am Beispiel von Sahara-Staub über dem Atlantik und die Wechselwirkungen von Rauch und Wolken am Beipiel einer Rauchwolke über den Wüstengebieten des Nahen Ostens sowie Rauchwolken über dem Kongobecken betrachtet. Die Strahlungseffekte der Aerosole werden im Falle der Rauchwolken lediglich exemplarisch beschrieben, im Falle des Staubausbruchs auch quantifiziert.