RP 5: Statistics of Ice Nucleation Conditions in Mixed-Phase Clouds

Prof. Dr. Corinna Hoose

Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Karlsruher Institut für Technologie

 

Mitarbeit: Dr. Monika Niemand (Postcdoc), Dr. Luke Hande (Postdoc), Isabelle Reichardt (Doktorandin)

 

 

In INUIT Phase 1 lag der Fokus von RP5 auf dem Transfer von neuen laborbasierten Eisnukleations-Parameterisierungen in ein Mesoskalenmodell, deren Vergleich mit herkömmlichen Parameterisierungen für Fallstudien orographischer Wolken und dem Einfluss auf die Wolkeneigenschaften.

 

Das COSMO-Modell wurde mit verschiedenen neuen Eisnukleations-Parameterisierungen erweitert (DeMott et al, 2010, 2014; Phillips et al, 2008, 2013; Niemand et al, 2012; Niedermeier et al, 2014). Gegenwärtig wird ein detaillierter Vergleich im Rahmen von idealisierten Simulationen orographischer Wolken durchgeführt. Ferner wurde ein Modelllauf für einen Fall der JFJ-Messkampagne durchgeführt, während der eine Mischphasenwolke an der Station beobachtet wurde. RP5 hat außerdem signifikant zu mehreren Kooperationsprojekten innerhalb INUIT beigetragen. Ein umfassender Überblick der Ergebnisse der Labor-Eisnukleationsexperimente wird in Hoose and Möhler (2012) (Zusammenarbeit RP5 und RP7) präsentiert.
 

 



Nord-Süd-Querschnitt durch die Alpen an der Stelle der Messtation Jungfraujoch und der vom COSMO-Modell berechnete spezifische Wolkeneisgehalt (in kg kg-1 x 10-4) unter Verwendung der DeMott et al., 2010 Parametrisierung für den 9.02.2013, 2 UTC

 

Während INUIT Phase 2 wird RP5 die Häufigkeit des Auftretens der verschiedenen heterogenen Eisnukleationsprozesse in verschiedenen Mischphasenwolken-Regimes untersuchen, die in Mitteleuropa häufig vorkommen.

 

Die vier Aufgaben des Projekts sind:

  • Update des COSMO und später des ICON-LES Mikrophysikschemas mit laborbasierten Parameterisierungen von Immersions-, Depositions- und Kontaktnukleation, Monitoring der Partikel in Tropfen, und Diagnostik
  • Auswahl und Ausbau von idealisierten Fallstudien stratiformer, konvektiver und orographischer Wolken, die charakteristisch für Mischphasenwolken in Europa sind
  • Analyse der Simulationen im Hinblick auf Ort und Höhe der verschiedenen Eisnukleationsprozesse
  • INP Schließungsstudie

 

 

Weiterführende Informationen zu diesem Projekt:

http://www.imk-tro.kit.edu/english/5609.php

 



 

References:

DeMott, P. J., Prenni, A. J., Liu, X., Kreidenweis, S. M., Petters, M. D., Twohy, C. H., M. S.
Richardson, T. Eidhammer & Rogers, D. C. (2010). Predicting global atmospheric ice nuclei distributions and their impacts on climate. Proceedings of the National Academy of Sciences,107(25), 11217-11222.
Phillips, V. T., DeMott, P. J., & Andronache, C. (2008). An empirical parameterization of
heterogeneous ice nucleation for multiple chemical species of aerosol. Journal of the
Atmospheric Sciences, 65(9), 2757-2783.
Phillips, V. T., Demott, P. J., Andronache, C., Pratt, K. A., Prather, K. A., Subramanian, R., &
Twohy, C. (2013). Improvements to an empirical parameterization of heterogeneous ice
nucleation and its comparison with observations. Journal of the Atmospheric Sciences, 70(2),378-409.
Niemand, M., O. Möhler, B. Vogel, H. Vogel, C. Hoose, P. Connolly, H. Klein, H. Bingemer, P.
DeMott, J. Skrotzki and T. Leisner (2012): A particle-surface-area-based parameterization of immersion freezing on desert dust particles. Journal of the Atmospheric Sciences 69, 3077-3092.
Niedermeier, D., Ervens, B., Clauss, T., Voigtländer, J., Wex, H., Hartmann, S., & Stratmann, F. (2014). A computationally efficient description of heterogeneous freezing: A simplified version ofthe Soccer ball model. Geophysical Research Letters, 41(2), 736-741.
Hoose, C. and O. Möhler (2012): Heterogeneous ice nucleation on atmospheric aerosols: A review of results from laboratory experiments. Atmospheric Chemistry and Physics 12, 9817-9854, doi:10.5194/acp-12-9817-2012