Comparison of a satellite based Alpine cloud climatology with observations of synoptic stations

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Abstract:

A five-year cloud climatology (1992 to 1996) of the Alpine region in a 15-km resolution has been evaluated by means of the APOLLO cloud detection algorithm applied to daytime AVHRR data of several NOAA satellites. The study area comprises three different climatic regions, the moderate climate north of the Alps, the Alpine climate and the Mediterranean climate in the Po-valley. Synoptic observations of the total cloud cover at 40 stations have been compared to the satellite based monthly mean data. Hourly ground observations allowed to estimate the variance in the monthly mean diurnal cycle of total cloud cover due to the fact that the satellite overpass time shifts from noon to afternoon for the NOAA-11 platform and for different NOAA satellites as well. This time shift of satellite observation effects the cloud climatology only slightly, because the changes of the cloud cover between 11 and 16 UTC are in most cases considerably smaller than the yearto-year variability. Furthermore, these cloud cover variations due to the time of the day are in monthly means below the validation accuracy. The comparison of monthly means reveals an overestimation of the satellite cloud cover of about 10% mainly due to additional detection of thin cirrus. A good agreement is found in the Alpine and rural moderate climates (corr. coeff. r > 0.75), whereas the cloud detection in the satellite data is too high in the Mediterranean zone due to urban and aerosol haze effects. In both data sets a rather small amplitude of the annual cycle of cloud cover results in the mountains compared to the lowlands. The high spatial variability of cloud cover in mountainous terrain is obvious with the satellite data and is substantiated by the sparse synoptic stations within the Alps.

German
Eine 5-jährige (1992–1996) Wolkenklimatologie der Alpenregion in einer 15-km-Auflösung wurde mit dem APOLLO Wolkenerkennungsalgorithmus erzeugt. Sie basiert auf täglichen AVHRR-Daten (Mittags überflüge) von verschiedenen NOAA-Satelliten. Das Auswertegebiet umfasst drei verschiedene Klimaregionen: das gemäßigte Klima nördlich der Alpen, das Alpenklima und das mediterrane Klima in der Po-Ebene. Synoptische Beobachtungen der Gesamtwolkenbedeckung an 40 SYNOP-Stationen wurden mit den satellitengestützten, monatlich gemittelten Daten verglichen. Die stündlichen Stationsbeobachtungen ermöglichen eine Abschätzung der Änderung der Gesamtbewölkung im Tagesgang und damit den Einfluss aus unterschiedlichen Überflugzeiten der Satelliten. Dies ist insbesondere für den NOAA-11-Satelliten wichtig, dessen Überflugzeit sich im Laufe der Jahre von Mittag auf Nachmittag verschob, bei den anderen NOAA-Satelliten ist es ähnlich. Es zeigte sich, dass diese Zeitverschiebung der Satellitenbeobachtung die Ergebnisse der Wolkenklimatologie nur wenig beeinflusst, weil die Veränderungen der Wolkenbedeckung zwischen 11 und 16 UTC im Monatsmittel in den meisten Fällen beträchtlich kleiner als die Jahr-zu-Jahr Variabilität sind. Ferner liegen diese tageszeitlichen Veränderungen unterhalb der Validierungsgenauigkeit. Der Vergleich der Monatsmittelwerte zeigt eine Überschätzung der Satelliten-Wolkenbedeckung von ca. 10% zu den Bodenstationen, hauptsächlich bedingt durch die zusätzliche Erkennung von dünnem Zirrus in den Satellitendaten. Insgesamt besteht eine recht gute Übereinstimmung für das alpine und das gemäßigte Klima in ländlichen Gebieten (Korr. koeff. r > 0,75), während in der Mittelmeerzone und in Großstädten die Satellitendaten die Bewölkung überschätzen, was auf Aerosol- und Dunsteffekte zurückzuführen ist. Beide Datensätze weisen eine geringe Amplitude des Jahresgangs der Bewölkung über Bergen im Vergleich zum Flachland auf. Die hohe räumliche Variabilität des Bedeckungsgrades im gebirgigen Gelände wird besonders deutlich in den Satellitendaten und gleichfalls bestätigt durch die räumlich weniger gut aufgelösten Stationsbeobachtungen im Alpengebiet.

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2004/0013-0233

Publication date: June 1, 2004

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