elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Detection and attribution of aerosol–cloud interactions in large-domain large-eddy simulations with the ICOsahedral Non-hydrostatic model

Costa-Surós, Montserrat und Sourdeval, Odran und Acquistapace, Claudia und Baars, Holger und Carbajal Henken, Cintia und Genz, Christa und Hesemann, Jonas und Jimenez, Cristofer und König, Marcel und Kretzschmar, Jan und Madenach, Nils und Meyer, Catrin I. und Schrödner, Roland und Seifert, Patric und Senf, Fabian und Brück, Matthias und Cioni, Guido und Engels, Jan Frederik und Fieg, Kerstin und Gorges, Ksenia und Heinze, Rieke und Siligam, Pavan Kumar und Burkhardt, Ulrike und Crewell, Susanne und Hoose, Corinna und Seifert, Axel und Tegen, Ina und Quaas, Johannes (2020) Detection and attribution of aerosol–cloud interactions in large-domain large-eddy simulations with the ICOsahedral Non-hydrostatic model. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 20, Seiten 5657-5678. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-20-5657-2020. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
10MB

Offizielle URL: https://www.atmos-chem-phys.net/20/5657/2020/

Kurzfassung

Clouds and aerosols contribute the largest uncertainty to current estimates and interpretations of the Earth’s changing energy budget. Here we use a new-generation large-domain large-eddy model, ICON-LEM (ICOsahedral Non-hydrostatic Large Eddy Model), to simulate the response of clouds to realistic anthropogenic perturbations in aerosols serving as cloud condensation nuclei (CCN). The novelty compared to previous studies is that (i) the LEM is run in weather prediction mode and with fully interactive land surface over a large domain and (ii) a large range of data from various sources are used for the detection and attribution. The aerosol perturbation was chosen as peak-aerosol conditions over Europe in 1985, with more than fivefold more sulfate than in 2013. Observational data from various satellite and ground-based remote sensing instruments are used, aiming at the detection and attribution of this response. The simulation was run for a selected day (2 May 2013) in which a large variety of cloud regimes was present over the selected domain of central Europe. It is first demonstrated that the aerosol fields used in the model are consistent with corresponding satellite aerosol optical depth retrievals for both 1985 (perturbed) and 2013 (reference) conditions. In comparison to retrievals from groundbased lidar for 2013, CCN profiles for the reference conditions were consistent with the observations, while the ones for the 1985 conditions were not. Similarly, the detection and attribution process was successful for droplet number concentrations: the ones simulated for the 2013 conditions were consistent with satellite as well as new ground-based lidar retrievals, while the ones for the 1985 conditions were outside the observational range. For other cloud quantities, including cloud fraction, liquid water path, cloud base altitude and cloud lifetime, the aerosol response was small compared to their natural variability. Also, large uncertainties in satellite and ground-based observations make the detection and attribution difficult for these quantities. An exception to this is the fact that at a large liquid water path value (LWP > 200 g m−2), the control simulation matches the observations, while the perturbed one shows an LWP which is too large. The model simulations allowed for quantifying the radiative forcing due to aerosol–cloud interactions, as well as the adjustments to this forcing. The latter were small compared to the variability and showed overall a small positive radiative effect. The overall effective radiative forcing (ERF) due to aerosol–cloud interactions (ERFaci) in the simulation was dominated thus by the Twomey effect and yielded for this day, region and aerosol perturbation −2.6 W m−2. Using general circulation models to scale this to a global-mean present-day vs. pre-industrial ERFaci yields a global ERFaci of −0.8 W m−2.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134908/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Detection and attribution of aerosol–cloud interactions in large-domain large-eddy simulations with the ICOsahedral Non-hydrostatic model
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Costa-Surós, MontserratUniv. KölnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sourdeval, OdranUniv. de Lille, Villeneuve d’Ascq, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Acquistapace, ClaudiaUniv. KölnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baars, HolgerTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carbajal Henken, CintiaFreie Univ. BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Genz, ChristaUniv. LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hesemann, JonasKIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jimenez, CristoferTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
König, MarcelTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kretzschmar, JanUniv. LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Madenach, NilsInstitute for Space Sciences, Freie Universität Berlin, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, Catrin I.Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schrödner, RolandTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seifert, PatricTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Senf, FabianTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brück, MatthiasMPI für Meteorologie, HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cioni, GuidoMPI für Meteorologie, HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Engels, Jan FrederikDKRZ, HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fieg, KerstinDKRZ, HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gorges, KseniaDKRZ, HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heinze, RiekeDKRZ, HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Siligam, Pavan KumarDKRZ, HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Burkhardt, UlrikeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0742-7176NICHT SPEZIFIZIERT
Crewell, SusanneUniv. Kölnhttps://orcid.org/0000-0003-1251-5805NICHT SPEZIFIZIERT
Hoose, CorinnaKIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seifert, AxelDWD, OffenbachNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tegen, InaTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Quaas, JohannesUniv. LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2020
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:20
DOI:10.5194/acp-20-5657-2020
Seitenbereich:Seiten 5657-5678
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerosol-cloud interaction, Twomey effect, Increase in CCN, cloud changes
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Burkhardt, Dr.rer.nat. Ulrike
Hinterlegt am:14 Mai 2020 09:31
Letzte Änderung:23 Jun 2023 13:49

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.