The initialization of water vapour and temperature fields has long been a concern in mesoscale weather forecasting, where small errors in these fields often produce significant errors in the model characterization of mesoscale processes, such as convective initiation. In order to address this issue, a scanning "Mesoscale" Microwave Radiometer has been designed and built at McGill University with the exclusive goal of accurately providing, or at least constraining, three dimensional water vapour fields. An assessment of a scanning microwave radiometer's capability for retrieving water vapour and temperature fields over large (250x250x10km) two- and three-dimensional domains is presented. The information content of an elevation and azimuthal scanning microwave radiometer is assessed using a statistical regression framework. It is shown that a scanning microwave radiometer is, indeed, capable of providing up to 3.9 constraints on water vapour near the instrument decreasing to roughly 0.5 constrains at distances of ~150km, while temperature information is largely restricted to between 1.2 and 0.3 constraints in regions within 50km. The amount of information inherent in the system is also assessed, where it is found that, in order to constrain water vapour to 0.5g/kg throughout a 2D cross-section through the atmosphere, we require 63.2 independent constraints during July and only 3.2 in January, largely distributed between 500 and 4000m altitude. Based on these results, we propose possible modifications to the radiometer system to further facilitate its ability to provide accurate water vapour information at mesoscale resolutions within a three dimensional domain. / L'initialisation de la vapeur d'eau et de la température est, depuis longtemps, un sujet de préoccupation pour les prévisions météorologiques à la méso-échelle, où de petites erreurs dans ces champs produisent souvent des erreurs significatives dans le modèle concernant la caractérisation des processus à la méso-échelle, telles que l'initiation de la convection. Afin de répondre à cette question, un radiomètre micro-ondes à « méso-échelle » a été conçu et construit à l'Université McGill dans le but exclusif de fournir avec précision, ou au moins de contraindre, les champs de vapeur d'eau en trois dimensions. Une évaluation de la capacité d'un radiomètre micro-ondes pour recouvrer la vapeur d'eau et température sur un vaste domaine (250x250x10km) en deux et trois dimensions est présentée. Le contenu de l'information d'un radiomètre micro-ondes à balayage en élévation et en azimut est évalué dans un cadre de régression statistique. Il est démontré qu'un balayage radiomètre micro-ondes est, en effet, capable de fournir jusqu'à 3.9 contraintes sur la vapeur d'eau à proximité de l'instrument diminuant à environ 0.5 contraint à des distances de ~150km , tandis que les informations de température est en grande partie limitée à entre 1.2 et 0.3 contraintes dans les régions plus proche que 50 km. La quantité d'information inhérente au système est également évaluée; on y constate que, dans le but de contraindre la vapeur d'eau avec un précision de 0.5g/kg pour une section 2D à travers l'atmosphère, nous avons besoin de 63.2 contraintes indépendantes en juillet et seulement 3.2 en janvier, distribuées principalement entre 500 et 4000m d'altitude.Basé sur ces résultats, nous proposons d'éventuelles modifications du système radiomètre pour faciliter sa capacité à fournir des informations précises sur la vapeur d'eau à des résolutions méso-échelle dans un domaine tridimensionnel.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119505 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Themens, David |
| Contributors | Frederic Fabry (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Atmospheric and Oceanic Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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