Projekt:FE Auswerteverfahren 1/Schnee/Wiscombe and Warren 1980

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Wiscombe and Warren 1980

Wiscombe, J. Warren and Warren, Stephen G.: A Model For The Spectral Albedo Of Snow. I: Pure Snow. J. Atmos. Sci., 37, pp. 2712–2733, 1980.


In diesem schon etwas älteren Artikel von 1980 wird eine Methode zur Berechnung der spektralen Albedo von Schnee vorgestellt, die bei allen Wellenlängen im solaren Spektrum (0,3 – 5 μm) und Strahlungen bei jedem Zenitwinkel angewendet werden kann.

Zunächst wird auf die Bedeutung von Strahlungsprozessen hingewiesen, welche einen hohen Einfluss auf Schmelzvorgänge von Schnee haben, die sich wiederum auf Energiehaushalt und Klima auswirken. Berechnungen von Schneealbedos in Klimamodellen sind für das bessere Verständnis von Wechselwirkungen zwischen Schneealbedo und Klimavorgängen unentbehrlich.

Es folgt eine Beschreibung mehrerer Schneealbedo-Modelle, die in den letzten Jahrzehnten entwickelt wurden. Anschließend wird auf grundlegende Merkmale von Schnee wie z.B. Korngröße und optische Eigenschaften eingegangen.

Im Hauptteil wird das Modell mit seinen verschiedenen Einstellungen und Parametern vorgestellt. Es zeigt sich, dass das Modell für Untersuchungen von tiefem Schnee nur die Korngröße und für dünne Schneedecken die Wasseräquivalent-Tiefe benötigt.

Für realistische Vorhersagen berücksichtigt das Modell die Anisotropie der Streuung von Schneepartikeln durch Einbeziehung der so genannten „Delta-Eddington“-Approximation für Mehrfachstreuungen und der Mie-Theorie für Streuprozesse von einzelnen Schneepartikeln. Berechnet wird die Schneealbedo über alle Wellenlängen als Funktion von Schneekorngröße, solarer Zenitwinkel, Schneedicke und dem Verhältnis von diffuser und direkter Sonnenstrahlung. Das Sinken der Albedo aufgrund von Schneealterung kann durch Erhöhung der Korngrößen (50-100 μm für frischen Schnee und 1 mm für schmelzenden alten Schnee) simuliert werden.

Es wurde festgestellt, dass die Modellergebnisse mit aufgezeichneten Beobachtungen für Wellenlängen im NIR übereinstimmen. Im Sichtbaren und UV werden beim Modell jedoch um 15% höhere Albedowerte gemessen als beobachtet wurde. Die infolge Schneealterns anwachsende Korngröße kann hier nicht allein verantwortlich gewesen sein. Die Ursache für diesen Fehler ist vermutlich damit zu erklären, dass das Model nur idealen reinen Schnee voraussetzt, der in der Natur fast nicht vorkommt. Natürlicher Schnee enthält oft Akkumulationen von anderen Stoffen und Verunreinigungen, die zu einer niedrigeren Albedo führen als bei reinem Schnee.

Im zweiten Teil des von Warren und Wiscombe verfassten Artikels (A Model For The Spectral Albedo Of Snow. II: Snow Containing Atmospheric Aerosols) wird auf die Problematik von Verunreinigungen im Schnee näher eingegangen.