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Frèrebeau, Pascal (2014): Ein schnelles Strahlungsmodell zur Simulation von solaren Satellitenbildern, A fast radiative transfer model for the simulation of visible satellite imagery. Dissertation, LMU München: Fakultät für Physik
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Abstract

In dieser Arbeit wird ein schnelles Strahlungsmodell im sichtbaren Spektralbereich erstellt. Ausgehend vom von einem meteorologischen Modell berechneten Zustand der Atmosphäre ergibt dieses Strahlungsmodell die Strahldichte am oberen Rand der Atmosph äre, die ein Satellit messen würde, wenn die Atmosphäre tatsächlich so aussehen würde (synthetisches Satellitenbild). Der Vergleich mit einem tatsächlichen Satellitenbild gibt Hinweise über mögliche Fehler des meteorologischen Modells. Mehrere Forschungsrichtungen werden in dieser Arbeit untersucht. Das Endprogramm (pastat) basiert weitgehend auf Look-Up Tables. Eine Erweiterung der Eddington-Approximation bis auf die dritte Ordnung wird verwendet, um die azimutal gemittelte Strahldichte zu berechnen. Ein Ansatz mit 16 statistisch bestimmten Parametern bringt die notwendige azimutale Abhängigkeit. Das Genauigkeitskriterium für das zu erstellende Strahlungsmodell ist ein relativer Fehler der Re�ektivität unter 10% oder ein absoluter Fehler unter 0.02. Die Erfolgsrate von pastat hängt stark vom Sonnenzenitwinkel ab. Der mittlere relative Fehler von pastat ist eine Gröÿenordnung höher als der von den meisten vorhandenen schnellen Strahlungsmodellen im Infraroten. Im Sichtbaren bringt der Mehrfachstreuterm der Strahlungstransportgleichung nämlich eine erhebliche zusätzliche Erschwernis im Vergleich zum Infraroten. Jedoch wird das Erfolgskriterium in fast allen Fällen von pastat eingehalten. Somit erlaubt dieses Verfahren, Modellfehler auf 10% Genauigkeit zu detektieren. pastat ist das erste schnelle Strahlungsmodell im sichtbaren Spektralbereich für wolkige Atmosphären.