Validation of atmospheric temperature profiles and electron densities derived from CHAMP radio occultation measurements during measurement campaigns at Andøya (69.28°N, 16.02°E)

• Main Authors: Stolle, Claudia, Lange, Martin, Jacobi, Christoph
• Other Authors: Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften
• Format: Article
• Language: English
• Published: Universitätsbibliothek Leipzig 2017
• Subjects: Elektronendichte; Temperatur; Radiookkultation; electron density; temperature; radio occultation; ddc:551
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-217064; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-217064; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/21706/Seite93-100.pdf

Several measurement campaigns took place at the ALOMAR observatory at Andøya, Northern Norway during July-November 2001 to validate ionospheric electron density and dry temperature profiles in the troposphere and lower stratosphere derived from radio occultation measurements of the low earth orbiter satellite CHAMP. For temperature sounding, three balloons are released around GPS satellite occultation events that occurred inbetween a distance of 200 km around Andøya. At altitudes of 7–20 km the CHAMP profile shows a positive mean deviation increasing with height by about 1.5-2 Kelvin/ 10 km overlayed with variations of ±1 K when compared to the radiosonde. Taking into account the previous and following radiosonde ascents the mean deviation seems to be of systematic nature due to the occultation principle or the retrieval algorithm and the variations are related to geographical variations of temperature and to the horizontal averaging by the radio occultation technique. During the period from mid July to mid August, four occultations for ionospheric soundings occurred. The values of the F2 layer calculated from the CHAMP derived electron density profiles are compared to the readings of the Alomar and Tromsø ionosondes for these times. Comparison shows that using the radio occultation technique electron densities of the maximum value layer are calculated inbetween the same order of magnitude as the ionosondes measurements, however, they overestimate it in the cases discussed here. === Zur Validierung von Elekronendichte- und Temperaturprofilen, abgeleitet aus Radiookkultationsmessungen von CHAMP wurden im Juli-November 2001 mehrere Messkampagnen am ALOMAR Institut auf Andøya, Nordnorwegen durchgeführt. Zur Temperatursondierung wurden drei aufeinanderfolgende Radiosonden um den Zeitpunkt von Okkultationsereignissen im Umkreis von weniger als 200 km gestartet. Das hier diskutierte Temperaturprofil von CHAMP zeigt im Höhenbereich 7-20 km eine mit der Höhe zunehmende positive Abweichung von ca. 1,5-2 K/10 km mit Variationen um ±1 K verglichen mit dem Temperaturprofil der zum Okkultationszeitpunkt fliegenden Radiosonde. Der Vergleich mit den vorhergehenden und nachfolgenden Sondierungen lässt darauf schließen, dass die mittlere Abweichung durch systematische Fehler des Okkultationsverfahrens oder den Retrieval-Algorithmus bedingt sind, die Variationen jedoch durch die örtliche Abweichung und die horizontale Mittelung des Messverfahrens. Während des Zeitraumes von Mitte Juli bis Mitte August ereigneten sich vier Okkultationen zur Sondierung der Ionosphäre. Von den abgeleiteten Elektronendichteprofilen werden jeweils die Werte der F2-Schicht mit den zur gleichen Zeit gemessenen Elektronendichten der Ionosonden auf Andøya und bei Tromsø verglichen. Der Vergleich zeigt, dass mit Hilfe der Radiookkultaktionstechnik die Elektronendichtewerte der F2-Schicht in der gleichen Größenordnung berechnet, in diesen konkreten Fällen jedoch überschätzt werden.