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Upper tropospheric slightly ice-subsaturated regions: Frequency of occurrence and statistical evidence for the appearance of contrail cirrus

Li, Yun und Mahnke, Christoph und Rohs, Susanne und Bundke, Ulrich und Spelten, Nicole und Dekoutsidis, Georgios und Groß, Silke Martha und Voigt, Christiane und Schumann, Ulrich und Petzold, Andreas und Krämer, Martina (2023) Upper tropospheric slightly ice-subsaturated regions: Frequency of occurrence and statistical evidence for the appearance of contrail cirrus. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions (ACPD). Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-23-2251-2023. ISSN 1680-7367.

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Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/preprints/acp-2022-632/

Kurzfassung

Microphysical, optical, and environmental properties of contrail cirrus and natural cirrus were investigated by applying a new, statistically based contrail–cirrus separation method to 14.7 hours of cirrus cloud measurements during the airborne campaign ML-CIRRUS in Central Europe and the Northeast Atlantic flight corridor in Spring 2014. We find that pure contrail cirrus appears frequently at the aircraft cruising altitude (CA) range with ambient pressure varying from 200 to 245 hPa. They exhibit a higher median ice particle number concentration (Nice), a smaller median mass mean radius (Rice), and lower median ice water content (IWC) (median: Nice = 0.045 cm-3, Rice = 16.6 µm, IWC = 3.5 ppmv), and they are optically thinner (median extinction coefficient Ext = ~ 0.056 km-1) than the cirrus mixture of contrail cirrus, natural in situ-origin and liquid-origin cirrus found around the CA range (median: Nice = 0.038 cm-3, Rice = 24.1 µm, IWC = 8.3 ppmv, Ext = ~ 0.096 km-1). The lowest and thickest cirrus, consisting of a few large ice particles, are identified as pure natural liquid-origin cirrus (median: Nice = 0.018 cm-3, Rice = 42.4 µm, IWC = 21.7 ppmv, Ext = ~ 0.137 km-1). Furthermore, we observe that, in particular, contrail cirrus occurs more often in slightly ice-subsaturated instead of merely ice saturated to supersaturated air as often assumed, thus indicating the possibility of enlarged contrail cirrus existence regions. The enlargement is estimated, based on IAGOS long-term observations of relative humidity with respect to ice (RHice) aboard passenger aircraft, to be approximately 10 % for Europe and the North Atlantic region with the RHice threshold for contrail cirrus existence decreased from 100 % to 90 % RHice and a 4-hour lifetime of contrail cirrus in slight ice-subsaturation assumed. This increase may not only lead to a non-negligible change in contrail cirrus coverage and radiative forcing but also affect the mitigation strategies of reducing contrails by rerouting flights.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189379/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Upper tropospheric slightly ice-subsaturated regions: Frequency of occurrence and statistical evidence for the appearance of contrail cirrus
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Li, YunForschungszentrum Jülich, Jülichhttps://orcid.org/0000-0003-3825-9280NICHT SPEZIFIZIERT
Mahnke, ChristophForschungszentrum Jülich, Jülichhttps://orcid.org/0000-0003-2606-1680NICHT SPEZIFIZIERT
Rohs, SusanneForschungszentrum Jülich, Jülichhttps://orcid.org/0000-0001-5473-2934NICHT SPEZIFIZIERT
Bundke, UlrichForschungszentrum Jülich, Jülichhttps://orcid.org/0000-0001-5484-8099NICHT SPEZIFIZIERT
Spelten, NicoleForschungszentrum Jülich, JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dekoutsidis, GeorgiosDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-1083-0609171422926
Groß, Silke MarthaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-7467-9269NICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, ChristianeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8925-7731NICHT SPEZIFIZIERT
Schumann, UlrichDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-5255-6869NICHT SPEZIFIZIERT
Petzold, AndreasForschungszentrum Jülich, Jülichhttps://orcid.org/0000-0002-2504-1680NICHT SPEZIFIZIERT
Krämer, MartinaForschungszentrum Jülich, Jülichhttps://orcid.org/0000-0002-2888-1722NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Februar 2023
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics Discussions (ACPD)
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.5194/acp-23-2251-2023
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7367
Status:veröffentlicht
Stichwörter:contrail cirrus, natural cirrus, ML-CIRRUS, ice saturation, relative humidity
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 - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Institut für Physik der Atmosphäre
Hinterlegt von: Dekoutsidis, Georgios
Hinterlegt am:26 Okt 2022 08:39
Letzte Änderung:11 Nov 2024 13:28

Verfügbare Versionen dieses Eintrags

  • Upper tropospheric slightly ice-subsaturated regions: Frequency of occurrence and statistical evidence for the appearance of contrail cirrus. (deposited 26 Okt 2022 08:39) [Gegenwärtig angezeigt]

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