Process Modeling of Aerosol‐Cloud Interaction in Summertime Precipitating Shallow Cumulus Over the Western North Atlantic

Li, Xiang‐Yu und Wang, Hailong und Christensen, Matthew W. und Chen, Jingyi und Tang, Shuaiqi und Kirschler, Simon und Crosbie, Ewan und Ziemba, Luke D. und Painemal, David und Corral, Andrea F. und McCauley, Kayla Ann und Dmitrovic, Sanja und Sorooshian, Armin und Fenn, Marta A. und Schlosser, Joseph S. und Stamnes, Snorre A. und Hair, Johnathan W. und Cairns, Brian und Moore, Richard H. und Ferrare, Richard Anthony und Shook, Michael A. und Choi, Yonghoon und Diskin, Glenn S. und DiGangi, Joshua P. und Nowak, John B. und Robinson, Claire und Shingler, Taylor J. und Lee Thornhill, Kenneth und Voigt, Christiane (2024) Process Modeling of Aerosol‐Cloud Interaction in Summertime Precipitating Shallow Cumulus Over the Western North Atlantic. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129 (7). Wiley. doi: 10.1029/2023JD039489. ISSN 2169-897X.

PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
37MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1029/2023JD039489

Kurzfassung

Process modeling of Aerosol-cloud interaction (ACI) is essential to bridging gaps between observational analysis and climate modeling of aerosol effects in the Earth system and eventually reducing climate projection uncertainties. In this study, we examine ACI in summertime precipitating shallow cumuli observed during the Aerosol Cloud meTeorology Interactions oVer the western ATlantic Experiment (ACTIVATE). Aerosols and precipitating shallow cumuli were extensively observed with in-situ and remote-sensing instruments during two research flight cases on 02 June and 07 June, respectively, during the ACTIVATE summer 2021 deployment phase. We perform observational analysis and large-eddy simulation (LES) of aerosol effect on precipitating cumulus in these two cases. Given the measured aerosol size distributions and meteorological conditions, LES is able to reproduce the observed cloud properties by aircraft such as liquid water content (LWC), cloud droplet number concentration (Nc) and effective radius reff. However, it produces smaller liquid water path (LWP) and larger Nc compared to the satellite retrievals. Both 02 and 07 June cases are over warm waters of the Gulf Stream and have a cloud top height over 3 km, but the 07 June case is more polluted and has larger LWC. We find that the Na-induced LWP adjustment is dominated by precipitation feedback for the 2 June precipitating case and there is no clear entrainment feedback in both cases. An increase of cloud fraction due to a decrease of aerosol number concentration is also shown in the simulations for the 02 June case.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Process Modeling of Aerosol‐Cloud Interaction in Summertime Precipitating Shallow Cumulus Over the Western North Atlantic

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Li, Xiang‐Yu	Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Wang, Hailong	Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA, USA	https://orcid.org/0000-0002-1994-4402	NICHT SPEZIFIZIERT
Christensen, Matthew W.	University of Oxford, Oxford, UK	https://orcid.org/0000-0002-4273-6644	NICHT SPEZIFIZIERT
Chen, Jingyi	Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA, USA	https://orcid.org/0000-0001-6347-5677	NICHT SPEZIFIZIERT
Tang, Shuaiqi	Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA, USA	https://orcid.org/0000-0002-8946-9205	NICHT SPEZIFIZIERT
Kirschler, Simon	DLR, IPA	https://orcid.org/0000-0003-4232-8277	163153303
Crosbie, Ewan	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	https://orcid.org/0000-0002-8895-8066	NICHT SPEZIFIZIERT
Ziemba, Luke D.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Painemal, David	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Corral, Andrea F.	University of Arizona, Tucson, AZ, USA	https://orcid.org/0000-0001-7780-0127	NICHT SPEZIFIZIERT
McCauley, Kayla Ann	University of Arizona, Tucson, AZ, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dmitrovic, Sanja	University of Arizona, Tucson, AZ, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sorooshian, Armin	University of Arizona, Tucson, AZ, USA	https://orcid.org/0000-0002-2243-2264	NICHT SPEZIFIZIERT
Fenn, Marta A.	NASA Langley Research Center, Hampton, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Schlosser, Joseph S.	University of Arizona, Tucson, AZ, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Stamnes, Snorre A.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	https://orcid.org/0000-0002-6666-0672	NICHT SPEZIFIZIERT
Hair, Johnathan W.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cairns, Brian	NASA Goddard Institute for Space Studies, New York, New York	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Moore, Richard H.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	https://orcid.org/0000-0003-2911-4469	NICHT SPEZIFIZIERT
Ferrare, Richard Anthony	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Shook, Michael A.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	https://orcid.org/0000-0003-2659-484X	NICHT SPEZIFIZIERT
Choi, Yonghoon	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Diskin, Glenn S.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	https://orcid.org/0000-0002-3617-0269	NICHT SPEZIFIZIERT
DiGangi, Joshua P.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	https://orcid.org/0000-0002-6764-8624	NICHT SPEZIFIZIERT
Nowak, John B.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	https://orcid.org/0000-0002-5697-9807	NICHT SPEZIFIZIERT
Robinson, Claire	NASA Langley Research Center, Hampton, Virginia, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Shingler, Taylor J.	NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lee Thornhill, Kenneth	NASANASA Langley Research Center, Hampton, VA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, Christiane	DLR, IPA	https://orcid.org/0000-0001-8925-7731	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

März 2024

Erschienen in:

Journal of Geophysical Research: Atmospheres

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

129

DOI:

10.1029/2023JD039489

Verlag:

Wiley

ISSN:

2169-897X

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

low clouds, aerosol cloud interactions, processes

HGF - Forschungsbereich:

Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

HGF - Programm:

Luftfahrt

HGF - Programmthema:

Luftverkehr und Auswirkungen

DLR - Schwerpunkt:

Luftfahrt

DLR - Forschungsgebiet:

L AI - Luftverkehr und Auswirkungen

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

L - Klima, Wetter und Umwelt

Standort:

Oberpfaffenhofen

Institute & Einrichtungen:

Institut für Physik der Atmosphäre > Wolkenphysik

Hinterlegt von:

Voigt, Dr.rer.nat. Christiane

Hinterlegt am:

08 Jul 2024 08:16

Letzte Änderung:

09 Jul 2024 13:13

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