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Projekt
PRISTINE - Polarimetrische Radarsimulationen mit realistischen Eis- und Schneeeigenschaften und multispektral-konsistenter Evaluierung
Antragsteller
Dr. Ulrich Blahak; Davide Ori, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Physik und Chemie der Atmosphäre
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492274454
Ziel des Projekts PRISTINE ist die Entwicklung eines Vorwärtsoperators für Messungen polarimetrischer Wetterradare, der auf realistischen Eigenschaften von Schneeteilchen beruht. Da er eine Kernkomponente in der Datenassimilierung und der Modellevaluierung, ist ein solcher Vorwärtsoperator ein wesentliches Werkzeug für das gesamte SPP2115 PROM Programm. Vorwärtsoperatoren benutzen bisher meist Streueigenschaften, die mit dem T-Matrix-Ansatz für homogene, rotationselliptisch geformte Teilchen berechnet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass damit die beobachteten polarimetrischen Radarsignaturen atmosphärischer Eis- und Schneeteilchen nicht gut reproduziert werden können.Im Rahmen von PRISTINE wird, aufbauend auf dem effizienten und viele andere physikalische Effekte abdeckenden Radarsimulationsframework EMVORADO, ein Vorwärtsoperator entwickelt, der auf Streudaten beruht, die mittels der Discrete Dipole Approximation (DDA) berechnet wurden.DDA ist genauer als der T-Matrix-Ansatz, erfordert aber zusätzliche Annahmen hinsichtlich der detaillierten inneren Struktur der Hydrometeore. In PRISTINE erhalten wir die genauen Teilchenformen durch einen Modellierungsansatz, bei dem viele einzelne Teilchen in einem Lagrange'schen Partikelmodell entlang ihrer Trajektorien in Wolken anwachsen, kollidieren und zerfallen können und sich Aggregationsereignissen von Schneeteilchen realistische Teilchenformen entstehen. Auf diese Weise sollen Formen gefunden werden, die repräsentativ für die mittleren Eigenschaften eines typischen Schneeteilchenensembles sind. Ausserdem werden wir die Unsicherheit bzw. Streubreite der Schneeeigenschaften abschätzen, die sich aus dem Zufallscharakter der Wachstumsprozesse und der unregelmäßigen Form der Schneeteilchen ergibt und zu entsprechenden Unsicherheiten auch in den polarimetrischen Eigenschaften führt.In EMVORADO ersetzen die berechneten, neuen Streueigenschaften der Teilchen die bisher auf T-matrix beruhenden Streueigenschaften von Wolkeneis und Schnee. Die dadurch erzielten Verbesserungen werden anhand von simultanen Beobachtungen polarimetrischer Doppler-Radare bei mehreren Frequenzen evaluiert.Die stufenweise erweiterten Versionen von EMVORADO und der Streudaten werden der den PROM-Projektpartnern und der wissenschaftlichen Community zeitnah zur Verfügung gestellt.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
