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EUMETSAT CM-SAF Strahlungsflüsse am Boden (CLARA-A2)

Zugang

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Beschreibung

CLARA-A2 ist die Abkürzung für "CM SAF cLouds, Albedo RAdiation data record, AVHRR-based, Edition 2", ein Klimadatensatz der ein ganzes Paket von Strahlungs- und Wolkenparametern beinhaltet. Der Datensatz wurde vom EUMETSAT Climate Monitoring Satellite Application Facility (CM-SAF) aus Satellitenbeobachtungen der Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) Sensoren erstellt.

Wir offerieren (ausschließlich für interne Nutzer) und beschreiben hier in Kürze das Produkt der Strahlungsflüsse. Weitere Produkte dieses Pakets umfassen die Oberflächenalbedo und Wolkenparameter.

Die abwärts gerichtete kurzwellige solare Einstrahlung am Boden wird mit der Methode von Müller et al. (2009, siehe Referenzen) berechnet. Die Identifizierung und Maskierung von Wolken wird mit dem AVHRR-PPS Paket vorgenommen (siehe Dybbroe et al., 2005 unter den Referenzen für das CLARA-A2 Albedo Produkt). Die zusätzlich benötigte unabhängige Information über Oberflächenalbedo und Aerosolgehalt basiert auf Klimatologien (GADS/OPAC und SARB/CERES); die restliche meteorologische Information wird aus ERA-Interim Re-Analysedaten entnommen. Für wolkenbedeckte Gebiete kommen sogenannte "Look-Up-Tables" zum Einsatz. Bei der zeitlichen Mittelung der Messungen fließt der Tagesgang der solaren Einstrahlung ein.

Die aufwärts gerichtete langwellige Ausstrahlung am Boden basiert auf den entsprechenden ERA-Interim Daten - korrigiert bzgl. des Einflusses der Differenzen von räumlicher Auflösung und Topographie.

Die abwärts gerichtete langwellige Einstrahlung am Boden basiert ebenfalls auf den entsprechenden ERA-Interim Daten - korrigiert bzgl. der Wolkenbedeckung, sowie der effektiven Wolkenalbedo ("cloud effective albedo") und der Topographie.

Details der verschiedenen Prozessierschritte können dem jeweiligen ATBD und dem Artikel von Karlsson et al. (2015)  in den Referenzen entnommen werden.

Wir bieten hier Edition 2 des CLARA Datensatzes, d.h. CLARA-A2, für interne Nutzer an.

Dieser Datensatz wurde am 24. Mai 2018 in den Datenbestand des ICDC aufgenommen.

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Parameter

Name Einheit Kommentar
Gesamte abwärts gerichtete solare Einstrahlung am Boden (SIS) W/m² Gibt es auch als tägliche Daten
wie oben aber mit geringerer Genauigkeit W/m² Genauigkeit außerhalb der CM-SAF Zielvorgaben (z. B. in den Polarregionen)
Standardabweichung der gesamten abwärts gerichteten solaren Einstrahlung am Boden W/m²  
Anzahl der SIS Einzelmessungen pro Gitterzelle --  
Anzahl der für das Monatsmittel benutzten SIS Tagesmittel --  
Gesamte abwärts gerichtete solare Einstrahlung am Boden für klaren Himmel (SICCLS) W/m² Modelldaten
Anzahl der für das Monatsmittel benutzten SISCLS Tagesmittel --  
Abwärts gerichtete langwellige Einstrahlung am Boden (SDL) W/m²  
Standardabweichung der abwärts gerichteten langwelligen Einstrahlung am Boden W/m²  
Anzahl der SDL Einzelmessungen pro Gitterzelle --  
Aufwärts gerichtete langwellige Ausstrahlung am Boden (SOL) W/m²  

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Abdeckung, räumliche und zeitliche Auflösung

Zeitraum und zeitliche Auflösung:

  • 01/1982 - 12/2015
  • Monatlich

Räumliche Abdeckung und Auflösung:

  • Global
  • Räumliche Auflösung: 0.25 Grad x 0.25 Grad äquidistantes Gitter (Climate Modeling Grid, CMG)
  • Geographische Länge: -179,875°E bis +179,875°E
  • Geographische Breite: -89,875°N bis +89,875°N
  • Dimension: 1440 Spalten x 720 Zeilen
  • Höhe: --

Format:

  • NetCDF

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Datenqualität

Der Datensatz beinhaltet keine separaten Fehlerabschätzungen.

Die verfügbare Standardabweichung des Gitterzellenmittels kann in gewissen Grenzen als ein Maß für die Unsicherheit angesehen werden. Zusätzlich enthalten ist die Anzahl N gültiger Strahlungsflusswerte, die in das tägliche Gitterzellenmittel eingeflossen sind und die Anzahl der Tage mit gültigen Tagesmittelwerten für die monatliche Mittelwertbildung. Es wird empfohlen Daten nur dann zu nutzen wenn N > 20 bzw. die Anzahl der Tage > 20.

Die zu erzielende Genauigkeit von 10 W/m² wird für die beiden abwärts gerichteten Strahlungsflussprodukte erreicht; der aufwärts gerichtete langwellige Strahlungsfluss erreicht diese Genauigkeit nicht (14 W/m²). 

Insbesondere die niedrige Abdeckung mit Satellitendaten führt zu einer Vielzahl von Datenlücken im Produkt der einfallenden kurzwelligen solaren Einstrahlung am Boden - besonders vor 1992. Zusätzlich ist dessen Genauigkeit über schneebedeckten Gebieten oft nicht ausreichend genug, um ein Tagesmittelwert zu berechnen - womit dann auch die entsprechenden Monatsmittel fehlen. Es kann daher nicht empfohlen werden, dieses CLARA-A2 Produkt der kurzwelligen Einstrahlung zur Ableitung großskaliger Klimamittelwerte zu verwenden.

Es bleibt zu bemerken, dass die große Abhängigkeit der beiden Produkte der langwelligen Strahlungsflüsse von den ERA-Interim Re-Analysedaten ihre Nutzung zur Modellevaluation ausschließt.

Mehr Details bzgl. Limitierungen und Resultaten der Evaluation finden sich im CM-SAF Product User Guide (PUM) und im CM-SAF Validation Report sowie in den Artikeln in den Referenzen.

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Kontaktperson

Climate Monitoring Satellite Application Facility (CM-SAF)
Helpdesk unter www.cmsaf.eu
E-Mail: contact.cmsaf (at) dwd.de

Stefan Kern
ICDC / CEN / Universität Hamburg
E-Mail: stefan.kern (at) uni-hamburg.de

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Referenzen

  • Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD)
  • Product User Manual (PUM)
  • Validation Report
  • Karlsson, K.-G., et al., 2017, CLARA-A2: the second edition of the CM SAF cloud and radiation data record from 34 years of global AVHRR data, Atmospheric Chemistry and Physics, 17, 5809-5828, doi:10.5194/acp-17-5809-2017.
  • Karlsson, K.-G., et al. 2015, Advancing the uncertainty characterisation of cloud masking in passive satellite imagery: Probabilistic formulations for NOAA AVHRR data, Remote Sens. Environ., 158, 126–139, doi:10.1016/j.rse.2014.10.028.
  • Karlsson, K.-G., et al., 2013, CLARA-A1: a cloud, albedo, and radiation dataset from 28 yr of global AVHRR data, Atmospheric Chemistry and Physics, 13, 5351-5367, doi:10.5194/acp-13-5351-2013.
  • Heidinger, A.K., et al., 2010, Deriving an inter-sensor consistent calibration for the AVHRR solar reflectance data record, International Journal of Remote Sensing, 31, 6493-6517.
  • Hess, M., et al., 1998, Optical properties of aerosol and clouds: The software package OPAC, Bulletin of the American Meteorological Society, 79(5), 831-844.
  • Mueller, R., et al., (2009), The CM-SAF operational scheme for the satellite based retrieval of solar surface irradiance - A LUT based eigenvector hybrid approach, Remote Sensing of Environment, 113, 1012-1024, doi://10.1016/j.rse.2009.01.012.

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Datenzitat

Das Zitat für diesen Datensatz lautet:

Karlsson, Karl-Göran; Anttila, Kati; Trentmann, Jörg; Stengel, Martin; Meirink, Jan Fokke; Devasthale, Abhay; Hanschmann, Timo; Kothe, Steffen; Jääskeläinen, Emmihenna; Sedlar, Joseph; Benas, Nikos; van Zadelhoff, Gerd-Jan; Schlundt, Cornelia; Stein, Diana; Finkensieper, Stephan; Håkansson, Nina; Hollmann, Rainer; Fuchs, Petra; Werscheck, Martin (2017): CLARA-A2: CM SAF cLoud, Albedo and surface RAdiation dataset from AVHRR data - Edition 2, Satellite Application Facility on Climate Monitoring, DOI:10.5676/EUM_SAF_CM/CLARA_AVHRR/V002, https://doi.org/10.5676/EUM_SAF_CM/CLARA_AVHRR/V002.

All intellectual property rights of the CM SAF products belong to EUMETSAT. The use of these products is granted to every interested user, free of charge. If you wish to use these products, EUMETSAT copyright credit must be shown by displaying the words "copyright (year) EUMETSAT" on each of the products used.

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