Barbados Cloud Observatory
Um wichtige Fragen zu den statistischen Eigenschaften flacher Kumuluswolken und ihrer Verbindung mit dem Klimawandel zu beantworten, werden Messungen und ein kontinuierlicher Datensatz benötigt. Daher hat das Max-Planck-Institut für Meteorologie, zusammen mit dem Caribbean Institute for Meteorology and Hydrology und anderen Partnerinstituten, auf der Karibikinsel Barbados eine Wolkenmessstation aufgebaut.
Die Forschungsstation „Barbados Cloud Observatory“ wurde im Jahr 2009 am östlichsten Punkt der Karibikinsel Barbados errichtet und wurde im April 2010 in Betrieb genommen. Aufgrund ihrer exponierten Lage, nur 20 Meter von der Atlantikküste entfernt, ermöglicht sie Messungen der Passatbewölkung, die wenig durch das Land und die Atmosphäre beeinflusst sind.
Auf der Station trägt eine Vielzahl unterschiedlicher Messgeräte zu einem möglichst vielschichtigen Bild der beobachteten Wolken und der Atmosphäre bei. Die Instrumente erstellen routinemäßig Profile von Wolken, Niederschlag, Aerosol, Wasserdampf und Wind. Sie messen gestützt auf unterschiedliche Messverfahren, wie Radar, Lidar oder nur passiv Strahlung empfangende Systeme, zumeist vertikal über der Station in einer Vielzahl von Höhenstufen bis zu vielen Kilometern Höhe. Die Station wurde in den vergangenen 10 Jahren kontinuierlich weiterentwickelt und auf dem neuesten Stand der Technik gehalten.
Überblick Messinstrumente
| Instrument | Instrumentenbeschreibung: |
|---|---|
| Raman Lidar: | Das vertikal blickende Mehrkanal-Raman-Lidar verwendet einen Neodym-dotierten Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG)-Laser mit 10 Hz und drei Wellenlängen (355 nm, 532 nm und 1064 nm), um ein Profil der Wolken und Aerosoleigenschaften zu erstellen und Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile abzuleiten. Das aktuelle Raman-Lidar ist seit Mai 2019 in Betrieb. Daten von früheren Raman-Lidar-Instrumenten sind seit April 2010 verfügbar. |
| Ka-Band Wolkenradar: | Vertikal blickendes polarisiertes Doppler-Wolkenradar zur Messung der Radarreflektivität, der Doppler-Geschwindigkeit und des linearen Depolarisationsverhältnisses von Wolkenpartikeln. Das Radar arbeitet mit einer Frequenz von 35 GHz und hat eine Empfindlichkeit von -48 dBZ in einer Höhe von 5 km und -70 dBZ in einer Höhe von 500 m. Es misst in einen Bereich zwischen 150 m und 18,9 km mit einer vertikalen Auflösung von 30 m. Die Doppler-Auflösung beträgt < 0,02 ms-1 zwischen -10 ms-1 und 10 ms-1. Die Daten sind ab April 2015 mit einer zeitlichen Auflösung von 10 s (2 s seit Juli 2018) verfügbar. Daten eines früheren Radars mit ähnlichen Eigenschaften, aber geringerer Empfindlichkeit sind ab Dezember 2010 verfügbar. |
| W-Band Wolkenradar: | Vertikal blickendes polarisiertes Doppler-Wolkenradar mit 94 GHz zur Erfassung der Radarreflektivität, der Doppler-Geschwindigkeit und des linearen Depolarisationsverhältnisses von Wolkenpartikeln. Der W-Band-Radar misst seit Dezember 2018 in Höhen zwischen 150 m und 15 km mit einer zeitlichen Auflösung von 2 s. |
| Dual Doppler Lidar: | Ein ausschließlich vertikal blickendes (seit Juli 2015) und ein weiteres horizontal scannendes Doppler-Lidar (seit Februar 2019) zur Messung der vertikalen und horizontalen Windgeschwindigkeit. Beide Instrumente verwenden einen Laser mit einer Wellenlänge von 1500 nm, um in einer Höhe zwischen 50 m und ~1000 m zu messen. Die zeitliche Auflösung der vertikalen Windgeschwindigkeit beträgt 1,3 s. Die horizontale Windgeschwindigkeit und -richtung wird über ein Intervall von 2 Minuten gemittelt. |
| Microwellen-Radiometer: | Vertikalprofile erzeugendes Feuchte- und Temperatur-radiometer (HATPRO). Zwei Bänder, 22 - 31 GHz und 51 - 58 GHz. Die vertikale Auflösung beträgt weniger als 40 m in der Unterwolkenschicht mit einer zeitlichen Auflösung von ~1 Minute. Die Daten des aktuellen Mikrowellenradiometers sind seit April 2017 verfügbar. Die Daten eines früheren Mikrowellenradiometers sind seit Januar 2011 verfügbar. |
| Micro-Regen-Radar: | Vertikal blickendes 24-GHz-Mikro-Regen-Radar zur Ermittlung der Fallgeschwindigkeit von Hydrometeoren und der Niederschlagsrate. Beide Parameter werden in einer Höhe zwischen 100 m und 3 km mit einer zeitlichen Auflösung von 1 Minute gemessen. Die Daten sind seit April 2010 verfügbar. |
| Ceilometer: | Das Ceilometer verwendet einen nicht sichtbaren Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm, um die Höhe der Wolkenbasis bis zu einer Höhe von ~10 km zu erkennen. Es ist seit 2010 in Betrieb und hat eine zeitliche Auflösung von 10 s. |
| Radiation: | Pyranometer, Pyrgeometer und Pyrheliometer zur Messung von Strahlungsdichte und Strahlungsintensität. Die zeitliche Auflösung beträgt 1 s und die Instrumente sind seit April 2015 in Betrieb. |
| Wettersensor: | Zwei Meter über dem Boden, mehrere Sensoren zur Messung von Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, Niederschlag, Windgeschwindigkeit und Windrichtung seit Dezember 2010 mit einer zeitlichen Auflösung von 10 s. |
| Disdrometer: | Erkennt die Tropfengrößenverteilung und die Geschwindigkeit fallender Hydrometeore. Die Daten sind seit Mai 2017 verfügbar. |
| Allsky Imager und Wärmebildkamera: | Der Allsky-Imager verwendet ein Fischaugenobjektiv, um jede Minute ein Bild des gesamten Himmels aufzunehmen. Der mittlere Teil des Bildes wird außerdem von einer IR-Kamera abgedeckt, die die Temperatur an der Wolkenbasis erkennt. Bilder des Allsky-Imagers sind seit 2010 verfügbar. Die Wärmebildkamera hat seit Ende 2018 Bilder aufgenommen. |
| Webcam-Videos: | Eine am Ragged Point aufgestellte Kamera ist in Richtung auf die dort vorherrschenden Passatwinde ausgerichtet und zeigt die tägliche Wettersituation in der Umgebung des Barbados Cloud Observatory. Die täglich aufgenommenen Videos sind seit Februar 2010 verfügbar. |
Messungen und Daten von Ragged Point, Standort des Barbados Cloud Observatory:
- GAWSIS data entry: includes the greenhouse gas measurements performed at the Ragged Point station
- The Micro Pulse Lidar on Ragged Point (MPLNET)
- Trajectory calculations for Ragged Point: backward trajectory calculations initialized every 4 hrs on 6-hourly ECMWF analysis fields
Literaturhinweis
Beschreibung des BCO: Stevens, B., et al., (2016). The Barbados Cloud Observatory — anchoring investigations of clouds and circulation on the edge of the ITCZ. Bulletin of the American Meteorological Society, 97, 787-801, doi:10.1175/BAMS-D-14-00247.1
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