EISBILDUNG IN TROPOSPHÄRISCHEN WOLKEN Stephan Mertes Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig Bedeutung: - mittelhohe Wolken (2000 – 6000 m) in mittleren Breiten bestehen teilweise oder komplett aus Eispartikeln - Koexistenz mit flüssigen Wolkentropfen unterhalb 0°C (unterkühlte Tropfen, Mischphasenwolke) - Entstehung von Eis in unterkühlten Wolken ist in mittleren Breiten der mit Abstand wichtigste Prozess zur Bildung von Niederschlag (Wasserkreislauf der Erde, Flutkatastrophen, Dürreperioden) - Eisbildung ebenfalls ein Aspekt des Klimaeinflusses von Wolken (Auflösung der Wolke, andere Reflexion des Sonnenlichts im Vergleich zu Tropfen) Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig Unterscheidung von homogener und heterogener Eisbildung Homogen: selbständiges Gefrieren eines unterkühlten flüssigen Wolkentropfens (erst ab -38°C !!!!!) Heterogen: Eisbildung induziert durch speziell geartete atmosphärische Aerosolpartikel (schon ab -5°C beobachtet) Aerosolpartikel Eis? keime WolkenKondensationskeime Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig Heterogene Eisnukleation induziert durch Eiskeime Depositionsgefrieren Kondensationsgefrieren Kontaktgefrieren Immersionsgefrieren Anschliessendes Wachstum der gebildeten Eispartikel a) Kondensation von Wasserdampf bis zu einer Größe von ca. 50 µm - aus der Umgebungsluft - von verdunstenden, unterkühlten Tropfen b) Bereifung ab einer Größe von ca. 50 µm (Kollisionen mit unterkühlten Tropfen, die anfrieren) zusätzliche Zusammenstöße mit Aerosolpartikeln Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig Chemische und physikalische Charakterisierung der Eiskeime durch Sammlung „kleiner“ Eispartikel mit anschliessender Verdunstung der Eisphase: ICE-CVI VI: Virtueller Impaktor Nebenstrom Hauptstrom PI: TropfenVorimpaktor große Eiskristalle kleine Eispartikel unterkühlte Tropfen interstitielles Aerosol Eiskeim-Kandidaten: kleine Eispartikel unterkühlte Tropfen interstitielles Aerosol Eiskeim-Analysen: Mineral-Aerosol, Russ-Aerosol Biologisches-Aerosol (z.B. Pollen) Paul Scherrer Institut, Villigen Max Planck Institut, Mainz 1. Impaktionsstufe Techn. Universität, Darmstadt (Falls nötig: 2. Impaktionsstufe) kleine Eispartikel interstitielles Aerosol CVI: Virtueller Gegenstromimpaktor Trägheitsabscheidung im CVI Gegenstrom kleine Eispartikel Eiskeime Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig Leibniz Institut für Troposphärenforschung, Leipzig Wichtige Zusatzmessungen: ETH Zürich UMIST Manchester
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