Large-Eddy Simulations of Marine Boundary Layer Clouds Associated with Cold-Air Outbreaks during the ACTIVATE Campaign. Part II: Aerosol–Meteorology–Cloud Interaction

Li, Xiang-Yu und Wang, Hailong und Chen, Jingyi und Endoe, Satoshi und Kirschler, Simon und Voigt, Christiane und Crosbie, Ewan C. und Ziemba, Luke D. und Painemal, David und Cairns, Brian und Hair, Johnathan W. und Corral, Andrea F. und Robinson, Claire E. und Dadashazar, Hossein und Sorooshian, Armin und Chen, Gao und Ferrare, Richard Anthony und Kleb, Mary M. und Liu, Hongyu und Moore, Richard H. und Scarino, Amy Jo und Shook, Michael A. und Shingler, Taylor J. und Thornhill, Kenneth Lee und Tornow, Florian und Xiao, Heng und Zeng, Xubin (2023) Large-Eddy Simulations of Marine Boundary Layer Clouds Associated with Cold-Air Outbreaks during the ACTIVATE Campaign. Part II: Aerosol–Meteorology–Cloud Interaction. Journal of the Atmospheric Sciences, 80 (4), Seiten 1025-1045. American Meteorological Society. doi: 10.1175/JAS-D-21-0324.1. ISSN 0022-4928.

PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1175/JAS-D-21-0324.1

Kurzfassung

Aerosol effects on micro/macrophysical properties of marine stratocumulus clouds over the western North Atlantic Ocean (WNAO) are investigated using in situ measurements and large-eddy simulations (LES) for two cold-air outbreak (CAO) cases (28 February and 1 March 2020) during the Aerosol Cloud Meteorology Interactions over the Western Atlantic Experiment (ACTIVATE). The LES is able to reproduce the vertical profiles of liquid water content (LWC), effective radius reff and cloud droplet number concentration Nc from fast cloud droplet probe (FCDP) in situ measurements for both cases. Furthermore, we show that aerosols affect cloud properties (Nc, reff, and LWC) via the prescribed bulk hygroscopicity of aerosols (¯κ) and aerosol size distribution characteristics. Nc, reff, and liquid water path (LWP) are positively correlated to ¯κ and aerosol number concentration (Na) while cloud fractional cover (CFC) is insensitive to ¯κ and aerosol size distributions for the two cases. The realistic changes to aerosol size distribution (number concentration, width, and the geometrical diameter) with the same meteorology state allow us to investigate aerosol effects on cloud properties without meteorological feedback. We also use the LES results to evaluate cloud properties from two reanalysis products, ERA5 and MERRA-2. Compared to LES, the ERA5 is able to capture the time evolution of LWP and total cloud coverage within the study domain during both CAO cases while MERRA-2 underestimates them.

elib-URL des Eintrags:

https://elib.dlr.de/195337/

Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Large-Eddy Simulations of Marine Boundary Layer Clouds Associated with Cold-Air Outbreaks during the ACTIVATE Campaign. Part II: Aerosol–Meteorology–Cloud Interaction

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Li, Xiang-Yu	Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA, USA	https://orcid.org/0000-0002-5722-0018	NICHT SPEZIFIZIERT
Wang, Hailong	Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Chen, Jingyi	Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Endoe, Satoshi	Brookhaven National Laboratory, Upton, New York	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kirschler, Simon	DLR, IPA	https://orcid.org/0000-0003-4232-8277	136185766
Voigt, Christiane	DLR, IPA	https://orcid.org/0000-0001-8925-7731	NICHT SPEZIFIZIERT
Crosbie, Ewan C.	NASA Langley Research Center, Hampton, USA /Science Systems and Applications, Inc., Hampton, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ziemba, Luke D.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Painemal, David	NASA Langley Research Center, Hampton, USA /Science Systems and Applications, Inc., Hampton, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cairns, Brian	NASA Goddard Institute for Space Studies, New York, New York	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hair, Johnathan W.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Corral, Andrea F.	Department of Chemical and Environmental Engineering, The University of Arizona, Tucson, Arizona, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Robinson, Claire E.	Science Systems and Applications Inc, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dadashazar, Hossein	Department of Chemical and Environmental Engineering, The University of Arizona, Tucson, Arizona, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sorooshian, Armin	Department of Chemical and Environmental Engineering, The University of Arizona, Tucson, Arizona, USA/Department of Hydrology and Atmospheric Sciences, The University of Arizona, Tucson, Arizona, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Chen, Gao	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ferrare, Richard Anthony	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kleb, Mary M.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, Hongyu	National Institute of Aerospace, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Moore, Richard H.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	https://orcid.org/0000-0003-2911-4469	NICHT SPEZIFIZIERT
Scarino, Amy Jo	NASA Langley Research Center, Hampton, USA /Science Systems and Applications, Inc., Hampton, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Shook, Michael A.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Shingler, Taylor J.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Thornhill, Kenneth Lee	NASA Langley Research Center, Hampton, USA /Science Systems and Applications, Inc., Hampton, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Tornow, Florian	NASA Goddard Institute for Space Studies, New York, New York, USA/Center for Climate Systems Research, Earth Institute, Columbia University, New York, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Xiao, Heng	Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Zeng, Xubin	Department of Hydrology and Atmospheric Sciences, The University of Arizona, Tucson, Arizona, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

1 April 2023

Erschienen in:

Journal of the Atmospheric Sciences

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

DOI:

10.1175/JAS-D-21-0324.1

Seitenbereich:

Seiten 1025-1045

Verlag:

American Meteorological Society

ISSN:

0022-4928

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

Cloud forcing; Cloud microphysics; Cloud radiative effects

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 > Wolkenphysik

Hinterlegt von:

Kirschler, Simon

Hinterlegt am:

02 Jun 2023 10:14

Letzte Änderung:

02 Jun 2023 10:14

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags