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Thermodynamic and cloud evolution in a cold-air outbreak during HALO-(AC)3: quasi-Lagrangian observations compared to the ERA5 and CARRA reanalyses

Kirbus, Benjamin und Schirmacher, Imke und Klingebiel, Marcus und Schäfer, Michael und Ehrlich, André und Slättberg, Nils und Lucke, Johannes und Moser, Manuel und Müller, Hanno und Wendisch, Manfred (2024) Thermodynamic and cloud evolution in a cold-air outbreak during HALO-(AC)3: quasi-Lagrangian observations compared to the ERA5 and CARRA reanalyses. Atmospheric Chemistry and Physics, 24 (6), Seiten 3883-3904. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-24-3883-2024. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/24/3883/2024/

Kurzfassung

Arctic air masses undergo intense transformations when moving southward from closed sea ice to warmer open waters in marine cold-air outbreaks (CAOs). Due to the lack of measurements of diabatic heating and moisture uptake rates along CAO flows, studies often depend on atmospheric reanalysis output. However, the uncertainties connected to those datasets remain unclear. Here, we present height-resolved airborne observations of diabatic heating, moisture uptake, and cloud evolution measured in a quasi-Lagrangian manner. The investigated CAO was observed on 1 April 2022 during the HALO-(AC)3 campaign. Shortly after passing the sea-ice edge, maximum diabatic heating rates over 6 K h−1 and moisture uptake over 0.3  were measured near the surface. Clouds started forming and vertical mixing within the deepening boundary layer intensified. The quasi-Lagrangian observations are compared with the fifth-generation global reanalysis (ERA5) and the Copernicus Arctic Regional Reanalysis (CARRA). Compared to these observations, the mean absolute errors of ERA5 versus CARRA data are 14 % higher for air temperature over sea ice (1.14 K versus 1.00 K) and 62 % higher for specific humidity over ice-free ocean (0.112 g kg−1 versus 0.069 g kg−1). We relate these differences to issues with the representation of the marginal ice zone and corresponding surface fluxes in ERA5, as well as the cloud scheme producing excess liquid-bearing, precipitating clouds, which causes a too-dry marine boundary layer. CARRA's high spatial resolution and demonstrated higher fidelity towards observations make it a promising candidate for further studies on Arctic air mass transformations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206593/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermodynamic and cloud evolution in a cold-air outbreak during HALO-(AC)3: quasi-Lagrangian observations compared to the ERA5 and CARRA reanalyses
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kirbus, BenjaminUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schirmacher, ImkeUniversität Köln, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klingebiel, MarcusUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schäfer, MichaelUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehrlich, AndréUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Slättberg, NilsAlfred Wegener Institut, Potsdam, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lucke, JohannesDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-6724-864X168148520
Moser, ManuelDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8603-2756NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, HannoUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wendisch, ManfredUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 April 2024
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:24
DOI:10.5194/acp-24-3883-2024
Seitenbereich:Seiten 3883-3904
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:Atmospheric Chemistry and Physics
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermodynamic, cloud evaluation, arctic air masses, HALO AC3, Lagrangian observations
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Wolkenphysik
Hinterlegt von: Keur, Natalie Desiree
Hinterlegt am:24 Sep 2024 11:54
Letzte Änderung:25 Sep 2024 12:10

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