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Wolkenspektrometer - specMACS

specMACS ist das hyperspektrale und polarisiert abbildende Spektrometer des Meteorologischen Instituts für den Spektralbereich von 400 - 2500 nm. In diesem Bereich wird die Strahlung in etwa 1000 spektralen Bändern gemessen, aufgeteilt auf ein Teilsystem im VNIR (400-1000 nm) und im SWIR (980-2500 nm). Eine weitere Komponente ist ein breitbandiges solares Polarisationskamerasystem. In dieser Kombination fliegt specMACS seit 2016 in mehreren Kampagnen auf dem deutschen Forschungsflugzeug HALO.

Kampagneneinsätze:

  • ACRIDICON-Zugspitze (bodengebunden, Sep 2012)
  • HD(CP)2-HOPE-Jülich (Apr/Mai 2013) und Melpitz (Sep 2013, bodengebunden)
  • ML-CIRRUS (bodengebunden am MIM, Apr 2014).
  • ACRIDICON-CHUVA in Brasilien (auf dem Forschungsflugzeug HALO, Sep/Okt 2014)
  • NARVAL-2 (HALO, Aug 2016)
  • NAWDEX (HALO, Sep/Okt 2016)
  • pre-EUREC4A (Vorbereitungskampagne Apr/Mai 2019)
  • EUREC4A (Januar/Februar 2020)
  • CIRRUS-HL (Juni/Juli 2021)

Namensgeber des Systems ist der neben stehende König Max I., aka. MACS. Maximilian verlegte 1800 die von Herzog Ludwig IX 1472 gegründete Universität von Ingolstadt nach Landshut verewigte sich damit zum einen im Namen der Universität und machte sich zum anderen um den Aufbau des specMACS Systems verdient.

MACS steht im Übrigen auch für „Munich Aerosol und Cloud Scanner“.

Abschlussarbeiten zu specMACS

  • laufende Doktorarbeit Lucas Höppler, Synergetische Fernerkundung von 3D Wolkenverteilung und Heating/coolings rates mit Wolkenspektrometer/Radar/Lidar während NARVAL-2 und NAWDEX
  • laufende Doktorarbeit Veronika Pörtge
  • laufende Masterarbeit Anna Weber

Doktorarbeiten

  1. Doktorarbeit Florian Ewald, Retrieval of vertical profiles of cloud droplet effective radius using solar reflectance from cloud sides (inklusive Aufbau, Kalibrierung und Einsatz auf HALO und bodenbasiert) Juli 2016 (Link Disserationen LMU)
  2. Doktorarbeit Tobias Kölling, Cloud geometry for passive remote sensing, Januar 2020 (Link Disserationen LMU)

Bachelor und Master

  1. Bachelorarbeit Alex Scheiderer, Polarisationsbasierte Wolkenerkennung angewendet auf Kameradaten der EUREK4A-Kampagne, Februar 2021 (PDF)
  2. Masterarbeit Paul Ockenfuß, Retrieval of cloud droplet size profiles from a combination of spectral and angular radiance observations, Juli 2020 (PDF)
  3. Bachelorarbeit Lea Volkmer, Evaluation of cloud height and cloud fraction from aircraft-based stereographic reconstruction, August 2020 (PDF)
  4. Bachelorarbeit Anna Weber, Retrieval of cloud droplet size distribution from polarised aircraft observations of the cloudbow, August 2019 (PDF)
  5. Masterarbeit Veronika Pörtge, Cloud Droplet Size Distributions from Observations of Glory and Cloudbow, November 2019 (PDF)
  6. Masterarbeit Felix Gödde, Detecting clouds in the presence of sunglint: An approach using spectral water vapor absorption, Februar 2018 (PDF)
  7. Bachelorarbeit Sabrina Pavicic, Der Wolkenbedeckungsgrad während der Messkampagne NARVAL-2, März 2018 (PDF)
  8. Masterarbeit Pascal Polonik, The Influence of Biomass Burning in the Amazon on Cloud Microphysical Properties - Interpretation of Observations with a Numerical Model, Dezember 2017 (PDF)
  9. Masterarbeit Ulrich Schwarz, Derivation of cloud geometry with imaging spectral and geometric measurements, März 2016 (PDF)
  10. Bachelorarbeit Laura Stecher, Höhenprofile des Tröpfchenradius während der ACRIDICON-CHUVA Kampagne 2014 - Vergleich von MODIS und specMACS Daten, Juli 2016 ( PDF)
  11. Masterarbeit: Tobias Kölling, Characterization, calibration and operation of a hyperspectral sky imager, Februar 2015 (PDF)
  12. Masterarbeit: Hans Grob, Charakterisierung und Kalibrierung eines bildgebenden IR-Spektrometers zur Wolkenbeobachtung, Mai 2015 ( PDF)
  13. Masterarbeit: Petra Hausmann, Ground-based remote sensing of optically thin ice clouds, Dezember 2012 (PDF)
  14. Masterarbeit: Florian Ewald, Implications of cloud geometry for the remote sensing of particle size profiles, Februar 2012 (PDF)
  15. Diplomarbeit: Moritz Schönegg (Uni Innsbruck), Polarimetrische Fernerkundung von Wolkenseiten zur Bestimmung der Wolkenphase, März 2011 (PDF)
  16. Diplomarbeit: Niels Killius, Bodengestützte passive Wolkenseitenfernerkundung der Wolkenphase, Juli 2010 (PDF)
  17. Bachelorarbeit: Petra Hausmann, Wolkenspektrometer: Einfluss der Wasserdampfemission auf die Bestimmung der Wolkenhöhe aus thermischen IR-Beobachtungen, August 2010 (PDF)

Veröffentlichungen

  1. Zinner, T., A. Marshak, S. Lang, J.V. Martins, and B. Mayer (2008), Remote sensing of cloud sides of deep convection: towards a three-dimensional retrieval of cloud particle size profiles, Atmospheric Chemistry and Physics, 8, 4741-4757.
  2. Ewald, F., T. Zinner and B. Mayer (2013), Remote Sensing of Particle Size Profiles from Cloud Sides: Observables and Retrievals in a 3D Environment, Radiation processes in the Atmosphere and Ocean (IRS 2012), AIP Conference Proceedings, Vol. 1531 , 83-86.
  3. Ewald, F., Winkler, C., and Zinner, T., 2015, Reconstruction of cloud geometry using a scanning cloud radar, Atmos. Meas. Tech., 8, 2491-2508, doi:10.5194/amt-8-2491-2015
  4. Ewald F., T. Kölling, A. Baumgartner, T. Zinner, and B. Mayer, 2016, Design and characterization of specMACS, a multipurpose hyperspectral cloud and sky imager, Atmos. Meas. Tech., 9, 2015-2042, doi:10.5194/amt-9-2015-2016
  5. Wendisch, M., U. Poeschl, M. Andreae, …, F. Ewald, …, T. Koelling, …, B. Mayer, …, T. Zinner, …, 2016, The ACRIDICON-CHUVA campaign: Studying tropical deep convective clouds and precipitation over Amazonia using the new German research aircraft HALO., Bull. Amer. Meteor. Soc. , 97, 10, 1885-1908, 1885-1908, doi:10.1175/BAMS-D-14-00255.
  6. Zinner, T., P. Hausmann, F. Ewald, L. Bugliaro, C. Emde, B. Mayer, 2016, Ground-based imaging remote sensing of ice clouds: uncertainties caused by sensor, method and atmosphere, Atmos. Meas. Tech., 9, 4615-4632, doi:10.5194/amt-9-4615-2016
  7. Ewald, F., T. Zinner, T. Kölling, B. Mayer, 2019, Remote Sensing of Cloud Droplet Radius Profiles using solar reflectance from cloud sides. Part I: Retrieval development and characterization , Atmos. Meas. Tech., 12, 1183-1206, https://doi.org/10.5194/amt-12-1183-2019, 2019.
  8. Zinner, T., U. Schwarz, T. Kölling, F. Ewald, E. Jäkel, B. Mayer, M. Wendisch, 2019, Cloud geometry from oxygen-A band observations through an aircraft side window, Atmos. Meas. Tech., 12, 1167-1181, https://doi.org/10.5194/amt-12-1167-2019.
  9. Schäfler, A., G. Craig, H. Wernli, …, F. Ewald, …, H. Grob, …, T. Kölling, …, B. Mayer, …, T. Zinner, 2018, The North Atlantic Waveguide and Downstream Impact Experiment, Bull. Amer. Meteor. Soc., 99, , 1607–1637, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-17-0003.1.
  10. Stevens, B., F. Ament, S. Bony,… F. Ewald, … T. Kölling, … B. Mayer, … F. Gödde, H. Grob, … T. Zinner, 2019, A High-Altitude Long-Range Aircraft Configured as a Cloud Observatory: The NARVAL Expeditions, Bull. Amer. Meteor. Soc., 100, 1061–1077, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-18-0198.1.
  11. Kölling, T., T. Zinner, B. Mayer, 2019, Aircraft-based stereographic reconstruction of 3-D cloud geometry, Atmos. Meas. Tech., 12, 1155-1166, https://doi.org/10.5194/amt-12-1155-2019, 2019.
  12. Polonik, P., Knote, C., Zinner, T., Ewald, F., Kölling, T., Mayer, B., Andreae, M. O., Jurkat-Witschas, T., Klimach, T., Mahnke, C., Molleker, S., Pöhlker, C., Pöhlker, M. L., Pöschl, U., Rosenfeld, D., Voigt, C., Weigel, R., and Wendisch, M., 2020, The challenge of simulating the sensitivity of the Amazonian cloud microstructure to cloud condensation nuclei number concentrations, Atmos. Chem. Phys., 20, 1591–1605, https://doi.org/10.5194/acp-20-1591-2020.
  13. Stevens, B., S. Bony, D. Farrell, … (among 267 authors) … T. Kölling, L. Forster, B. Mayer, G. Möller, V. Pörtge, T. Zinner, 2021, EUREC4A, Earth Syst. Sci. Data Discuss. , in review.

 Maximilian I.
Macs I.


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Juni 2021


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