Li, Xiang-Yu and Wang, Hailong and Chen, Jingyi and Endoe, Satoshi and Kirschler, Simon and Voigt, Christiane and Crosbie, Ewan C. and Ziemba, Luke D. and Painemal, David and Cairns, Brian and Hair, Johnathan W. and Corral, Andrea F. and Robinson, Claire E. and Dadashazar, Hossein and Sorooshian, Armin and Chen, Gao and Ferrare, Richard Anthony and Kleb, Mary M. and Liu, Hongyu and Moore, Richard H. and Scarino, Amy Jo and Shook, Michael A. and Shingler, Taylor J. and Thornhill, Kenneth Lee and Tornow, Florian and Xiao, Heng and 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), pp. 1025-1045. American Meteorological Society. doi: 10.1175/JAS-D-21-0324.1. ISSN 0022-4928.
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Official URL: https://dx.doi.org/10.1175/JAS-D-21-0324.1
Abstract
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.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/195337/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Large-Eddy Simulations of Marine Boundary Layer Clouds Associated with Cold-Air Outbreaks during the ACTIVATE Campaign. Part II: Aerosol–Meteorology–Cloud Interaction | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 1 April 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Journal of the Atmospheric Sciences | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 80 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1175/JAS-D-21-0324.1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | pp. 1025-1045 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | American Meteorological Society | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 0022-4928 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Cloud forcing; Cloud microphysics; Cloud radiative effects | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R EO - Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - Project Climatic relevance of atmospheric tracer gases, aerosols and clouds | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Atmospheric Physics > Cloud Physics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Kirschler, Simon | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 02 Jun 2023 10:14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 02 Jun 2023 10:14 |
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