Original paper

Doppler lidar observations of sensible heat flux and intercomparisons with a ground-based energy balance station and WRF model output

Davis, Jenny; Clare Collier, Christopher G.; Davies, Fay; Pearson, Guy N.; Burton, Ralph; Russell, Andrew

Meteorologische Zeitschrift Vol. 18 No. 2 (2009), p. 155 - 162

published: May 13, 2009

DOI: 10.1127/0941-2948/2009/0367

BibTeX file

O

Open Access (paper can be downloaded for free)

Download paper for free

Abstract

During the Convective and Orographically induced Precipitation Study (COPS), a scanning Doppler lidar was deployed at Achern, Baden-Wüttemberg, Germany from 13th June to 16th August 2007. Vertical velocity profiles ('rays') through the boundary layer were measured every 3 seconds with vertical profiles of horizontal wind velocity being derived from performing azimuth scans every 30 minutes. During Intense Observation Periods radiosondes were launched from the site. In this paper, a case study of convective boundary layer development on 15th July 2007 is investigated. Estimates of eddy dissipation rate are made from the vertically pointing lidar data and used as one input to the velocity-temperature co-variance equation to estimate sensible heat flux. The sensible heat flux values calculated from Doppler lidar data are compared with a surface based energy balance station and output from the Weather Research and Forecasting (WRF) model.

Kurzfassung

Während der Studie zu konvektiven und orographisch induzierten Niederschlägen (Convective and Orographically induced Precipitation Study - COPS) wurde das 1,5 μm scannende Doppler-Lidar der Organisation UFAM (Universities' Facility for Atmospheric Measurement) an seinem Messstandort in Achern, Baden-Württemberg, Deutschland vom 13. Juni bis zum 16. August 2007 von der Universität Salford, UK, betrieben. Vertikale Windgeschwindigkeitsprofile der atmosphärischen Grenzschicht wurden alle 3 Sekunden gemessen. Aus 30-minütigen Azimut-Scans wurden die Horizontalgeschwindigkeitsprofile abgeleitet. Während der intensiven Beobachtungsperioden wurden zusätzlich Radiosonden vom Messplatz gestartet. Im vorliegenden Artikel wird eine konvektive Fallstudie am 15. Juli 2007 näher untersucht. Vom vertikal gerichteten Lidar wird die Eddy-Dissipationsrate abgeschätzt. Sie wird in der Kovarianzgleichung zwischen Windgeschwindigkeit und Temperatur zur Abschätzung des fühlbaren Wärmeflusses verwendet. Die verwendeten Annahmen werden explizit erwähnt. Der für die verwendete Methode benötigte Grad der atmosphärischen Instabilität wird durch den Vergleich mit den Radiosondendaten bestätigt. Die abgeleiteten Ergebnisse stimmen gut mit den Daten der Energiebilanzstation und des WRF Modells überein.