Universität zu Köln

Beobachtungsoperator zur Assimilation satellitenbasierter Messungen verschiedener Aerosoltypen in ein Chemie-Transportmodell

Schroedter-Homscheidt, Marion (2009) Beobachtungsoperator zur Assimilation satellitenbasierter Messungen verschiedener Aerosoltypen in ein Chemie-Transportmodell. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    In der Wettervorhersage konnte durch die Assimilation von Satellitenbeobachtungen eine erhebliche Verbesserung der Prognosegenauigkeit erzielt werden. Bei der Vorhersage von Aerosolpartikeln mit Chemie-Transport-Modellen herrscht derzeit die Modellierung basierend auf statischen Emissionskatastern vor, mit denen episodische Ereignisse nicht modelliert werden können. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Beobachtungsoperators für die komponentenweise Assimilation von Satellitenbeobachtungen, die wasserlösliche, wasserunlösliche, russhaltige sowie aus Seesalz und Mineralstaub bestehende Aerosolpartikel getrennt erkennen. Dieser erlaubt den Transfer des Modellhintergrunds aus dem Raum der chemischen Massenkonzentrationen in den Raum der aerosoloptischen Dicke, in dem anschließend ein zweidimensionales, variationelles Assimilationsverfahren angewandt wird. Es konnte für den Zeitraum Juli � November 2003 jeweils für die wasserlöslichen, die rußhaltigen und die mineralstaubhaltigen Komponenten separat eine Reduktion der mittleren Abweichung und dadurch des RMSE in den Analysefeldern nachgewiesen werden. Außerdem konnte die verbesserte Modellierung von Waldbrand- und Sandsturm-Episoden exemplarisch gezeigt werden.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Using data assimilation methods, numerical weather prediction accuracy could be improved significantly in the last two decades. On the contrary, chemical weather modelling especially of aerosol particles with chemical transport models is still based mainly on static emission databases which cannot treat episodic emissions satisfactorily. An observation operator for a component wise assimilation of satellite measurements is developed to couple chemical mass concentration modelling with satellite-based measurements. It treats water soluble, water insoluble, soot, sea salt and mineral dust aerosol components separately. A two-dimensional, variational assimilation method is then applied on the basis of component wise aerosol optical depth. Separately, for the water soluble, the soot and the mineral dust aerosol components a bias reduction and therefore a root mean square error reduction is observed in the analysis fields for a test period from July to November 2003. Additionally, examples of an improved analysis field in wildfire and dust outbreak situations could be shown.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Schroedter-Homscheidt, Marionmarion.schroedter-homscheidt@dlr.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-28722
    Subjects: Earth sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Aerosol , Aerosoltyp , Chemie-Transport-Modell , Datenassimilation , variationelle AssimilationGerman
    aerosol , aerosol type , chemical transport model , data assimilation , variational assimilationEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Geophysik und Meteorologie
    Language: German
    Date: 2009
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 23 April 2009
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 17 Nov 2009 11:49:46
    Referee
    NameAcademic Title
    Elbern, H.Priv.-doz. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2872

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