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Boundary layer observations in West Africa using a novel microwave radiometer

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Boundary layer measurements in Nangatchori, Benin were performed over the period of one full year (2006) using a novel ground-based microwave profiler and additional remote-sensing instruments. In this paper, the diurnal cycle of the ITD (Inter-Tropical Discontinuity) in the transition period between dry and wet season during the month of April is described in detail. Dry air masses from the north (Sahel) and moist air from the south (tropical Atlantic Ocean) cause very sharp temperature and humidity gradients in the low troposphere over West Africa. Continuous observations of these phenomena in terms of temperature and humidity profiles have been achieved for the first time with a high temporal resolution of less than 15 minutes. Especially the ability of the microwave radiometer to provide temperature profiles with high vertical resolution through multi-angle measurements gives detailed boundary layer information in conjunction with meteorological tower observations. Together with additional lidar ceilometer observations of aerosol backscatter the change of air masses can be seen very well. The high data availability of > 85 % allows a statistical analysis of the full month of April in which Nangatchori comes increasingly under the influence of tropical air. Thus the data set is well suited for an improved process understanding, model evaluation in a data sparse area, and possibly together with additional observations the development of improved boundary layer parameterizations for atmospheric models.

Messungen in der atmosphärischen Grenzschicht mit einem neuartigen Mikrowellenprofiler und zusätzlichen Fernerkundungsinstrumenten wurden während des gesamten Jahres 2006 in Nangatchori, Benin durchgeführt. Dieser Artikel beschreibt im Detail den Tagesgang der ITD (Innertropischen Diskontinuität) in der Übergangsphase zwischen Trockenzeit und Regenzeit während des Monats April. Luftmassenwechsel bei Durchzug einer Front mit scharfen Temperatur- und Feuchtegradienten zwischen trockener Luft im Norden (Sahel) und feuchter Luft im Süden (tropischer Atlantik) konnten sehr gut erfasst werden. Erstmals gelang es, kontinuierliche Beobachtungen von Temperatur- und Feuchteprofilen mit einer zeitlichen Auflösung von weniger als 15 Minuten durchzuführen. Die Fähigkeit des Mikrowellenradiometers, Temperaturprofile in hoher vertikaler Auflösung zu liefern, erlaubt es, zusammen mit meteorologischen Messungen an einem Turm und Ceilometer-Beobachtungen, genaue Informationen über die Grenzschicht zu bekommen. Die hohe Datenverfügbarkeit (> 85 %), erlaubt eine statistische Analyse des gesamten Monats April, in dem Nangatchori fortschreitend immer mehr unter den Einfluss der tropischen Luftmassen gelangt. Weiters ist der Datensatz sehr gut geeignet, das Prozessverständnis zu verbessern, eine Evaluierung atmosphärischer Modelle in einer datenarmen Region durchzuführen und vielleicht in Verbindung mit zusätzlichen Beobachtungen verbesserte Modellparametrisierungen der atmosphärischen Grenzschicht zu entwickeln.

Document Type: Research Article


Publication date: 2007-10-01

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