Validating clear air absorption models using ground-based microwave radiometers and vice-versa

Microwave radiometer observations are compared with various radiative transfer model calculations based on simultaneous radiosondes. This analysis uses observations from Payerne, Switzerland, in cloud free conditions during the Temperature Humidity and Cloud (TUC) experiment in winter 2003/04. The results show a systematic bias in the brightness temperatures measured by the Radiometrics profiler at 55 – 59 GHz, which has since been corrected in the control software. Observations at lower frequencies (22 – 30 GHz) in these cold conditions do not support recent proposed changes to the width of the 22.235 GHz water vapour line, although this is subject to the assumption of no residual bias in the radiosonde humidity. At intermediate frequencies (51 – 54 GHz), the absorption models produce large differences, which may be due to differences in oxygen line coupling and highlight the need for further laboratory measurements at low temperatures. Zusammenfassung Bodengestützte Mikrowellen-Radiometer Messungen der troposphärischen Helligkeitstemperatur werden mit Strahlungstransfer-Berechnungen verglichen, die auf gleichzeitigen Radiosondierungen beruhen. Im Vergleich werden Daten der Temperature Humidity and Cloud (TUC) Kampagne verwendet, die im Winter 2003/04 in Payerne, Schweiz, gewonnen wurden. Die Resultate zeigen systematische Fehler in den Helligkeitstemperaturen des Profilers von Radiometrics zwischen 55 und 59 GHz, die in der weiteren Datenverarbeitung berücksichtigt wurden. Im Gegensatz zu aktuellen Vorschlägen zeigen die Messungen zwischen 22 und 30 GHz bei tiefen Lufttemperaturen keinen Bedarf einer Änderung der Breite der Wasserdampf-Absorptionslinie bei 22.235 GHz. Zwischen 51 und 54 GHz gibt es grosse Unterschiede zwischen den geprüften Modellen, was mit Unterschieden in der Kopplung der Sauerstoff-Linien erklärt werden kann. Die Unterschiede legen weitere Labormessungen bei tiefen Temperaturen nahe. * Corresponding Author: Tim Hewison, Met Office, Meteorology Building, PO Box 243, Earley Gate, University of Reading, RG6 6BB, UK, mailto:[email protected], phone: +44 118 3787830, fax: +44 118 3788791