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Saltation-Induced Dust Emission of Dust Devils in the Convective Boundary Layer—An LES Study on the Meter Scale

Klamt, Janis und Giersch, Sebastian und Raasch, Siegfried (2024) Saltation-Induced Dust Emission of Dust Devils in the Convective Boundary Layer—An LES Study on the Meter Scale. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129 (7), e2023JD040058. Wiley. doi: 10.1029/2023JD040058. ISSN 2169-897X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JD040058

Kurzfassung

Dust devils are vertically oriented, columnar vortices that form within the atmospheric convective boundary layer (CBL) of dry regions. They are able to lift a sufficient amount of soil particles including dust to become visible and are considered as a potentially important dust source for the atmosphere. Mineral dust, a key component of atmospheric aerosols, influences the climate by affecting the radiation budget and cloud formation. Current estimates of the contribution of dust devils to the global, regional, and local dust release vary considerably from less than 1% to more than 50%. To address this uncertainty, we perform the highest resolved large-eddy simulation (LES) study on dust emission in the CBL to date, using the PALM model system and the saltation-based Air Force Weather Agency (AFWA) dust emission scheme. Our results show that under desert-like conditions, dust devils are responsible for an average of 5% of regional dust emissions, with temporary maxima of up to 15%. This contrasts with previous measurement-based (>35%) and LES-based estimates (∼0.1%). Local emissions of dust devils (up to 10 mg m⁻² s⁻¹) are 1-3 orders of magnitude higher than the emission in the surroundings. This makes dust devils important for air quality and visibility. Additionally, our study reveals previously unknown large-scale convective dust emission patterns. These patterns are tied to the CBL's cellular flow structure and are the main cause of dust release. Contrary to other studies, our findings clarify the important role of saltation-induced dust emission.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/205867/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Saltation-Induced Dust Emission of Dust Devils in the Convective Boundary Layer—An LES Study on the Meter Scale
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Klamt, JanisDLR, IPAhttps://orcid.org/0009-0005-1145-2453166192147
Giersch, SebastianUniversität Hannover, Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-4966-4436NICHT SPEZIFIZIERT
Raasch, SiegfriedUniversität Hannover, Hannover, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 März 2024
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Atmospheres
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:129
DOI:10.1029/2023JD040058
Seitenbereich:e2023JD040058
Verlag:Wiley
ISSN:2169-897X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:convective boundary layer, dust devils, saltation bombardment, regional dust emission, large-eddy simulation, PALM model system
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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 > Erdsystemmodell -Evaluation und -Analyse
Hinterlegt von: Klamt, Janis
Hinterlegt am:26 Aug 2024 11:58
Letzte Änderung:26 Aug 2024 11:58

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