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Abstract

In dieser Arbeit wird der Einfluß von Wolken auf den spektralen solaren Strahlungsfluß untersucht. Dazu wurde eine zweimonatige Meßreihe spektraler Pyranometerdaten aus dem tropischen Pazifik ausgewertet, die während der Experimente TOGA-COARE (Februar 1993) und
CEPEX (Marz 1993) gemessen wurde. Die mit Filtergläsern bestückten Pyranometer ließen es
zu, neben der Globalstrahlung auch die Strahlungsflüsse in den spektralen Bereichen 0.295-0.530, 0.530-0.695 sowie 0.695-3.7 pm an der Meeresoberfläche zu messen.
Es zeigt sich eine deutliche Erhöhung des Anteils sichtbarer Strahlung aus dem Bereich 0.295-0.695 pm (VIS) an der Globalstrahlung, 0.295-3.7 ¡tm (G) mit sinkender Transmission der
Bewölkung. Ursache ist die bei optisch dicker Bewölkung durch Mehrfachstreuung bedingte
Photonenwegverlängerung innerhalb der Wolken und die daraus resultierende vermehrte Wasserdampfabsorption als auch Absorption durch Flüssigwasser und Eis im nahen Infrarot
(0.695-3.7 pm).
Zur Untersuchung des Einflusses variierender mikrophysikalischer Eigenschaften der Wolken
auf das Verhältnis VIS/G und zur Klärung der Herkunft der beobachteten Verhältnisse mit
variierender Transmission wurde ein eindimensionales Strahlungstransportmodell hinzugezogen. Das Modell wurde mit verschiedenen mikrophysikalischen Eigenschaften von V/olken-
teilchen und mit Wolken verschiedener optischer Dicke in verschiedenen Höhen gefüttert.
Für Wolkentransmissionen zwischen 1.0 und 0.35 zeigen Messungen des Verhältnisses
VIS/G sehr gute Übereinstimmung mit den simulierten Daten. Dabei zeigt sich, daß die Verwendung unterschiedlicher Mikrophysik im Modell nur geringen Einfluß auf das Verhältnis
VIS/G hat. Für Wolkentransmissionen unter 0.35 steigen die gemessenen Verhältnisse von
VIS/G sehr viel schneller mit abnehmender Transmission als die simulierten Werte. Ebenfalls
nimmt für die sehr niedrigen Transmissionen im Modell der ohnehin schon geringe Einfluß der
Wolkenmikrophysik auf das Verhältnis VIS/G weiter ab. Da selbst mit Hilfe extrem großer
Regentropfen oder Eisteilchen innerhalb von 'Wolken die gemessenen Verhältnisse von
VIS/G mit dem eindimensionalen Modell nicht erklärt werden können, muß die Diskrepanz
in VIS/G zwischen Messung und Simulation für niedrige Transmissionen mit der Abwei-
chung der Bewölkung von der Planparallelität zu erklären sein.
Zieht man Satellitenmessungen der Albedo mit zu Rate und leitet daraus die Absorption der
Atmosphäre ab, so kann folgendes beobachtet werden: Die Verschiebung des solaren Spektrums zukirzeren Wellenlängen durch'Wolken, ist für Transmissionen größer als 0.35 abhängig von der Absorption innerhalb von Wolken. Für besonders niedrige Transmissionen der
Wolken, die nur erreicht werden können, wenn die V/olke von nahe der Meeresoberfläche bis
zur Tropopause reicht, verschwindet die Abhängigkeit von VIS/G von der Absorption der
Wolken. Ursache ist der schon in Tropopausennähe überproportional stark reflektierte Anteil
der Strahlung aus dem nahen Infrarot. Die in die Wolke eindringende Strahlung hat dadurch
schon einen großen Teil an Strahlung aus dem nahen Infrarot verloren. Der noch die Wolken durchdringende Anteil aus dem nahen Infrarot wird in den Wolken größtenteils absorbiert.
Damit steigt das Verhältnis von VIS/G auch mit leicht sinkender Absorption weiter. Durch
das große Verhältnis von vertikaler zuhonzontaler Erstreckung der V/olken kann von den Seiten zusätzliche Strahlung aus dem sichtbaren Bereich hereingestreut werden.