Synergie aus aktiver und passiver Satellitenfernerkundung zur Bestimmung von Windvektoren am Wolkenoberrand

Seit bereits mehr als drei Jahren liefert der einzigartige Windsatellit Aeolus vertikale Profile der zonalen Windgeschwindigkeit auf globaler Skala. Der im August 2018 gestartete ESA-Satellit trägt das weltweit erste Doppler Windlidar (ALADIN) im All und misst damit Windgeschwindigkeiten von 30 km Höhe bis zum Wolkenoberrand, in wolkenfreier Atmosphäre sogar bis zum Boden. Verschiedene Referenzmessungen vom Boden, Flugzeug, Schiff oder Ballon sowie Vergleiche mit Modelldaten deuten auf eine hohe Qualität der Windprofile hin. Die Windmessungen werden in Rayleigh (in wolkenfreier Atmosphäre) und Mie (an Wolken und Aerosolen) unterteilt. Seit Anfang 2019 werden die Windmessungen von Aeolus an verschiedenen Wettervorhersagezentren assimiliert und konnten dabei positive Einflüsse auf die Qualität der Wettervorhersage bewirken. Windfelder am Wolkenoberrand werden vorwiegend von geostationären Satelliten abgeleitet und liefern einen wichtigen Beitrag zum globalen Beobachtungssystem. Diese Windfelder beruhen auf passiver Satellitenfernerkundung und weisen erhebliche Unsicherheit in ihrer Höhenbestimmung auf. Aktive Windmessungen von Aeolus können dazu beitragen, diese Unsicherheiten zu quantifizieren. Auch wenn Aeolus‘ Alleinstellungsmerkmal die Messung von Windprofilen in wolkenfreier Troposphäre darstellt, liefert er wertvolle Informationen vom Wolkenoberrand.

Der vorliegende Beitrag vergleicht Windmessungen von Aeolus am Wolkenoberrand mit kollokierten Windfeldern von Meteosat SEVIRI. Unterschiede bei der abgeleiteten Höheninformation der Windvektoren am Wolkenoberrand werden in Hinblick auf die verschiedenen Messmethoden diskutiert. Ein besonderes Augenmerk der Studie liegt auf einer zweiwöchigen Periode im November 2019, in welcher die Vertikalauflösung der gemessenen Profile von Aeolus speziell für Vergleiche mit Wolkenwindfeldern angepasst wurde, um deren Höhenzuordnung zu validieren. Zusätzlich zur Wind- und Höheninformation von Wolken werden auch deren optische und mikrophysikalische Eigenschaften analysiert. Abschließend werden die Limitierungen beider Methoden diskutiert.