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A double-box model for aircraft exhaust plumes based on the MADE3 aerosol microphysics (MADE3 v4.0)

Sharma, Monica und Righi, Mattia und Hendricks, Johannes und Schmidt, Anja und Sauer, Daniel und Grewe, Volker (2025) A double-box model for aircraft exhaust plumes based on the MADE3 aerosol microphysics (MADE3 v4.0). Geoscientific Model Development, 2025, Seiten 1-38. Copernicus Publications. doi: 10.5194/egusphere-2025-1137. ISSN 1991-959X. (eingereichter Beitrag)

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Offizielle URL: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-1137/

Kurzfassung

Aviation emissions of aerosol particles and aerosol precursor gases alter the Earth's radiation budget via both direct and indirect aerosol effects, resulting in a significant climate effect. Current estimates of aviation-induced climate effects are based on coarse-resolution global aerosol-climate models, which are not able to resolve the microphysical processes at the aircraft plume scale. This results in large uncertainties on the aviation-induced impact on aerosol number and size, which are key quantities for estimating the aerosol indirect effect, especially for low-level liquid-phase clouds. In this work, a double-box aircraft exhaust plume model is developed to explicitly simulate the aerosol microphysics inside a dispersing aircraft exhaust plume, together with a simplified representation of the vortex regime (which begins 10 s after the aircraft emissions and captures the dynamics of aerosol particle interactions with contrail ice particles). The aircraft exhaust plume model is used to quantify the aviation-induced aerosol number concentration at the end of the dispersion regime ~46 h) and the results are compared with the result obtained by the instantaneous dispersion approach commonly applied by the global models. The difference between the plume approach (simulated using two boxes) and the instantaneous dispersion approach (simulated by a single box) is defined as the plume correction: for typical cruise conditions over the North Atlantic and typical aviation emission parameters, the plume correction for aviation-induced particle number concentration ranges between −15 % and −4 %, depending on the presence or absence of the contrail ice in the vortex regime, respectively.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213959/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A double-box model for aircraft exhaust plumes based on the MADE3 aerosol microphysics (MADE3 v4.0)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sharma, MonicaDLR,IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Righi, MattiaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hendricks, JohannesDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, AnjaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sauer, DanielDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grewe, VolkerDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Geoscientific Model Development
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:2025
DOI:10.5194/egusphere-2025-1137
Seitenbereich:Seiten 1-38
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1991-959X
Status:eingereichter Beitrag
Stichwörter:Aviation, aerosol, plume, modelling
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 > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Sharma, Monica
Hinterlegt am:07 Mai 2025 07:26
Letzte Änderung:07 Mai 2025 07:26

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