ATROMSAF1

Zusammenfassung:

Am Wegener Center werden Daten von GNSS Radio-Okkultation (RO) verwendet, um den fundamentalen Zustand der Atmosphäre, bestimmt durch die Variablen Luftdichte, Druck, Temperatur und Wasserdampf, zu beobachten. Diese gehören zu den Schlüsselvariablen, um den Klimawandel und darüber hinaus vielfältige Klima- und Wetterprozesse zu verfolgen. Seit 2013 wurde am Wegener Center, unterstützt von vielen internationale Partnern, ein neues Reference Occultation Processing System (rOPS) entwickelt. Dieses rOPS ermöglicht, die Schlüsselvariablen aus RO Messungen durch hochgenaue Prozessierung mit integrierter Unsicherheitsfortpflanzung zu berechnen, um hochwertige Referenzdaten für Kalibration/Validation und Klimabeobachtung bereit zu stellen, komplementär zu den Nahezu-Echtzeit-Daten für die Wettervorhersage.

Die Radio Occultation Meteorology Satellite Application Facility (ROM SAF), ein Teil des SAF Netzwerkes von EUMETSAT und im Zeitraum 2017-2021 in seiner sog. Continuous Development and Operations Phase 3 (CDOP-3), generiert operationelle GNSS RO Daten für die Assimilation in Wettervorhersage-Modellen, re-prozessiert Klimadatensätze, entwickelt ein Softwarepaket für die RO Prozessierung (ROPP) und stellt operationelles Monitoring von RO-Datenströmen bereit.. Der Fokus der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des ROM SAF liegt hauptsächlich auf der Entwicklung neuer RO Datenprodukte und der Verbesserung existierender Produkte.

Mit dem ATROMSAF1 Projekt haben Wegener Center und ROM SAF nun ihre Kräfte gebündelt und ihre F&E Partnerschaft mittels einer gemeinsamen “Federated Activity“ mit dem Ziel intensiviert, die Prozessierung und Klimaanwendbarkeit von hochqualitativen RO Daten fördern. Das übergeordnete Ziel war dabei die Quantifizierung und das Verständnis der strukturellen Unsicherheiten in der RO Level 2 Prozessierung mittels Vergleich der Wegener Center rOPS und ROM SAF ROPP Systeme zu verbessern sowie auch den Grad an Konsistenz, und mögliche Restinkonsistenzen, in Langzeit-Klimadatensätzen besser zu verstehen.

Dieses übergeordnete Ziel wurde durch das Bearbeiten der folgenden zwei Teilziele erreicht:
1) Gegenseitige Evaluierung von rOPS und ROPP Level 2 Datenprodukten vom Brechungswinkel (L2a Prozessierungs-Input) bis zu Atmosphärenprofilen (L2b Prozessierungs-Output), für eine genaue Analyse der strukturellen Unsicherheiten (mit einem Fokus auch auf nicht-sphärische Effekte), welche auch von der integrierten Unsicherheitsschätzung im rOPS profitiert.
2) Konsistente Evaluierung des re-prozessierten ROPP Klimadatensatzes von 2001 bis 2016 durch die Nutzung der Wegener Center RO Daten und weiterer unabhängiger Validierungs-Datensätze (Infrarot-Limbsounder-Daten von MIPAS und SABER, hochqualitative Vaisala-Radiosondendaten), mit dem Fokus restliche Inkonsistenzen zu identifizieren, einzuschätzen, und potentiell zu korrigieren.

Die Abbildungen 1 and 2 unten illustrieren die verwendeten Prozessierungssysteme sowie Beispielergebnisse.

Insgesamt hat das ATROMSAF1 Projekt, welches durch EUMETSAT Visiting Scientist-Aktivitäten zur Korrektur von ionosphärischen Restfehlern und zu Level 2b-Prozessierungserweiterungen ergänzt wurde, einen substanziellen Nutzen sowohl für Verbesserungen von ROM SAF Datenprodukten und die ROPP Software als auch für das rOPS für weiter verbesserte Quantifizierung von Unsicherheiten und für zuverlässigere RO-Referenzdaten gebracht. Die erzielten Resultate erleichterten auch die Vorbereitung und den Folgeprojekterfolg um ab 2020 mit dem ATROMSAF2 Projekt eine weitere “Federated Activity“ zum Voranbringen von RO für Wetter- und Klimanutzungen gemeinsam durchzuführen.