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OceanRAIN: Ocean Rainfall And Ice-phase precipitation measurement Network

Zugang

EINGESCHRÄNKT nur im CEN Netzwerk bzw. mit CliSAP-Login zugreifbar Was heißt das?

Datenzugriff via Filesystem: /data/icdc/atmosphere/oceanrain/

Beschreibung

OceanRAIN - the Ocean Rainfall And Ice-phase precipitation measurement Network - liefert In-situ-Daten Along-Track-Schiffsdaten von Niederschlag, Verdunstung und dem daraus resultierenden Frischwasserfluss in 1-min-Auflösung über den globalen Ozeanen. Alle routinemäßig gemessenen atmosphärischen und ozeanographischen Zustandsvariablen sowie diejenigen, die zur Ableitung der turbulenten Wärmeflüsse benötigt werden, sind enthalten.

Der Niederschlagsparameter basiert auf Messungen des optischen Disdrometers ODM470, das speziell für Allwetter-Schiffsbetrieb ausgelegt ist. Das Auftreten, die Intensität und die Akkumulation von Regen, Schnee und gemischten Phasen werden aus Partikelgrößenverteilungen (PSD) abgeleitet. Zusätzlich werden mikrophysikalische und radarbezogene Parameter bereitgestellt.

Drei OceanRAIN-Produkte der Version 1.0 sind in den Formaten netCDF und ASCII erhältlich:

  • OceanRAIN-W: Wasserkreislaufkomponenten, kontinuierlich in der Zeit, 73 Parameter, mehr als 6,83 Millionen Minuten-Daten, 1-minütige Auflösung.
  • OceanRAIN-M: Mikrophysikalische Niederschlafgparameter, diskontinuierlich in der Zeit, 37 Parameter plus 128 size-bin number concentration particle size distributions, mehr als 692.000 Minuten, 1-minütige Auflösung.
  • OceanRAIN-R: Optische Disdrometer-Rohdaten und mikrophysikalische Niederschlags-Parameter, zeitlich diskontinuierlich, 37 Parameter plus 128 size-bin raw particle count size distributions, mehr als 692.000 Minuten, 1-minütige Auflösung.

OceanRAIN Version 1.0 enthält 73 Parameter plus PSD-Daten in 128 Size Bins. Der Zeitraum von 06/2010 bis 04/2017 umfasst mehr als 6,83 Millionen Minuten Daten von acht Schiffen mit Niederschlag in etwa 10% der Zeit beobachtet. Die Forschungsschiffe befahren die Weltmeere zu allen Jahreszeiten, vermeiden so den Schönwetter-Bias und decken damit das gesamte Spektrum der Wetterereignisse ab.

OceanRAIN liefert In-Situ Wasserzyklus-Oberflächenreferenzdaten für die Satellitenproduktvalidierung und Retrievelkalibrierung der GPM-Ära (Global Precipitation Measurement), um die Punkt-zu-Bereich-Repräsentativität des Niederschlags zu analysieren und unser Verständnis von Wasserkreislaufprozessen über den globalen Ozeanen zu verbessern. Darüber hinaus können die Daten zur Auswertung von Re-Analyse- und Klimamodelldaten verwendet werden.

Der Datensatz wird von der Initiative Pro Klima (www.initiativeproklima.de) und dem Exzellenzcluster CliSAP der Universität Hamburg gefördert. Weitere Informationen über OceanRAIN-Daten, Instrumentierung und die Verarbeitungskette finden Sie unter www.oceanrain.org.

Last update of this data set at ICDC: Nov 14, 2017.

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Parameter

Tabellen mit allen Parametern findet man in der README Datei.

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Abdeckung, räumliche und zeitliche Auflösung

Zeitraum und zeitliche Auflösung: 

  • Juni 2010 - April 2017

  • 1 Minute

Abdeckung und räumliche Auflösung: 

  • Globale Ozeane

  • räumliche Auflösung: along-track Daten von 8 Schiffen

  • Geographische Breite: -90.0°N to 90.0°N

  • Geographische Länge: -180.0° E to 180.0°W

  • Dimension: along-track Punkdaten von 8 Schiffen

  • Höhe: 0.0 m

     

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Datenqualität

Die Qualitätskontrolle ist von großer Bedeutung, da die in OceanRAIN aufgenommenen Rohdaten aus vier verschiedenen Datenströmen an Bord stammen. Diese werden in einer 1-Minuten-Auflösungs-Match-Up-Datenbank zusammengestellt, bevor zusätzliche Parameter abgeleitet werden. Daher ist eine präzise zeitliche Synchronisation der einzelnen Datenströme entscheidend und wird durch die Verwendung eines gemeinsamen IP-Zeitserverprotokolls an Bord der Schiffe erreicht. Wo dies nicht möglich ist, erfolgt die manuelle Synchronisation der Uhren in regelmäßigen Zeitabständen. Die Navigationsdaten (NAV) werden auf das Vorhandensein von Datum und Uhrzeit überprüft, die in UT, Breiten- und Längengrad sowie Fahrtrichtung aufgezeichnet sind. Nicht sequenzielle, fehlende oder beschädigte Daten werden wo möglich korrigiert oder andernfalls als Fehlwerte gekennzeichnet. Doppelte Zeitschritte werden entfernt. Der meteorologische und ozeanografische Datenstrom (MET) werden auf Ausreißer und Fehlwerte untersucht (Klepp, 2015). Verdächtige und fehlerhafte Daten werden unter Verwendung von hintereinandergeschalteten, automatisierten Qualitätskontrollen und manuellen Visualisierungsverfahren rigoros von den Datensätzen ausgeschlossen. Dies stellt sicher, dass abgeleitete Parameter (z. B. Verdampfung) nur berechnet werden, sobald die Eingangsparameter die Qualitätskontrolle erfolgreich bestanden haben. Die optischen Disdrometer-Niederschlagsdaten (ODM) werden auf unrealistisch hohe Minutenspitzen untersucht und korrigiert. Solche Vorkommen werden jedoch nicht vollständig aus der Datenbank gelöscht, da sie durch ihre von Null verschiedene Anzahl von Partikeln und Behältern und ihre theoretische Regen- und Schneefallrate, die im endgültigen Niederschlagswert abgelehnt wurde, identifiziert werden können. Die automatisch hergeleitete Niederschlagsphasenwahrscheinlichkeit wird weiter untersucht, um mit der abgeleiteten Niederschlags- und Schneefallrate übereinzustimmen, um unrealistische Schwankungen von Minute zu Minute in der Niederschlagsaufzeichnung zu vermeiden, wenn wahrscheinlich Mischphasenniederschlag vorliegt. Durchgeführte Änderungen können anhand der Datensätze der theoretischen Niederschlags- und Schneefallrate und des Niederschlagsphasen-Flags verfolgt werden.
Jede Minute in den Datensätzen ist zusätzlich mit zwei Niederschlagsflags gekennzeichnet. Flag1 weist die Niederschlafsphase oder die Gerätebedingung zu, während Flag2 die Niederschlagereignisse unterscheidet (siehe README). Eine Stratifizierung der Daten durch diese Flags wird empfohlen, um entweder gemeinsame Niederschlagsphasen oder Niederschlagsratenregime zu identifizieren. Dies ist besonders wichtig für sehr leichte Niederschläge, da zwei Quellen für Niederschlagsraten von 0,00 mm / h existieren. Eine Niederschlagsminute kann Null sein, wenn die Niederschlagspartikel fallen, aber keine Akkumulation ergeben (flag1 = 0,1,2) oder die Minute keinen Niederschlag (true-zero) mit flag1 = 3 enthält. Des Weiteren ist das Disdrometer in der Lage Niederschläge in der Größenordnung 0,01mm /  h zu detektieren, obwohl Messgeräte normalerweise erst ab 0,1 mm / h messen. Daher wird eine Fehl- Niederschlagsquelle für das Signal eingeführt (flag2 = 11), wobei es dem Benutzer überlassen bleibt, diese unbedeutenden Niederschlagsraten als reale Niederschläge zu betrachten. Hafenzeiten (flag1 = 5) sind mit fehlenden Werten gefüllt, weil entweder die NAV- und MET-Datenströme nicht verfügbar sind oder die Wartung der Instrumente Datenausfälle oder fehlerhafte Daten erzeugt. Daher wird auch der ODM-Datenstrom auf Fehlwerte gesetzt.

Die optische Disdrometerkalibrierung wird vor und nach dem Betrieb des Schiffes durchgeführt, wenn die Schiffe während der Hafen- oder Wartungszeiträume zugänglich sind. Das zweistufige Verfahren umfasst zunächst eine Hardware-Kalibrierung der optischen Achse, der Referenzspannung und fallende Testkugeln von zunehmender Größe. Es folgt eine Outdoor-Kalibrierung mit realen Niederschlagsereignissen mit Windgeschwindigkeitsbedingungen unter 5 m / s und einem Referenzschiffsregenmesser mit Seitenkollektoren für den Akkumulationsvergleich. Die Abweichung in Bezug auf die prozentuale Abweichung zwischen beiden Instrumenten liegt in der Größenordnung von 2% (Klepp, 2015). Die Kalibrierdrift nach dem Bordbetrieb ist in den meisten Fällen vernachlässigbar, da die Referenzspannung bei Bedarf während der Fahrt kontinuierlich überprüft und eingestellt wird. Unterwegs ist eine Linsenreinigung in Intervallen von durchschnittlich zwei Monaten erforderlich,was  durch einen Referenzspannungsabfall in Richtung einer Qualitätsprüfschwelle von 3 Volt angezeigt wird.

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Kontaktperson

Name: Dr. Christian Klepp
Institute: CliSAP / CEN
Email: christian.klepp (at) uni-hamburg.de

Name: Remon Sadikni
Institute: CliSAP / CEN / ICDC
Email: remon.sadikni (at) uni-hamburg.de

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Referenzen

Datenzitat

When using the data please cite:

  • Klepp, C., 2015: The Oceanic Shipboard Precipitation Measurement Network for Surface Validation – OceanRAIN. Atmos. Res., Special issue of the International Precipitation Working Group (IPWG), 163, 74-90, doi: 10.1016/j.atmosres.2014.12.014.
  • OceanRAIN-W DOI, submitted
  • OceanRAIN-M DOI, submitted
  • OceanRAIN-R DOI, submitted

until Sci. Data paper is published

and acknowledge as follows:

OceanRAIN version 1.0 is designed, developed and created by Christian Klepp at the University of Hamburg, Germany. Contributions to the data set OceanRAIN are provided by Simon Michel (University Hamburg), Nicole Albern and Jörg Burdanowitz (University Hamburg and Max Planck Institute for Meteorology, Hamburg, Germany, Alain Protat and Valentin Louf (Bureau of Meteorology, Melbourne Australia). Technical support is provided by Andrea Dahl (Eigenbrodt, Königsmoor, Germany). Support and is further provided by Tanja Thiele (Petronord, Initiative Pro Klima, Hamburg, Germany) and Stephan Bakan (Max Planck Institute for Meteorology, Hamburg, Germany). The data set is funded by Initiative Pro Klima (www.initiativeproklima.de), the CliSAP excellence cluster at the University of Hamburg and the Max Planck Institute for Meteorology in Hamburg, Germany. More information on OceanRAIN data, instrumentation and the processing chain are available via www.oceanrain.org.

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