Zeider, Kira und McCauley, Kayla und Dmitrovic, Sanja und Wai Siu, Leong und Choi, Yonghoon und Crosbie, Ewan und DiGangi, J. P. und Diskin, G. S. und Kirschler, Simon und Nowak, John B. und Shook, Michael und Thornhill, Kenneth L. und Voigt, Christiane und Winstead, Edward und Ziemba, Luke und Zuidema, Paquita und Sorooshian, Armin (2025) Sensitivity of aerosol and cloud properties to coupling strength of marine boundary layer clouds over the northwest Atlantic. Atmospheric Chemistry and Physics, 25 (4), Seiten 2407-2025. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-25-2407-2025. ISSN 1680-7316.
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Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/25/2407/2025/
Kurzfassung
Quantifying the degree of coupling between marine boundary layer (MBL) clouds and the surface is critical for understanding the evolution of low clouds and explaining the vertical distribution of aerosols and microphysical cloud properties. Previous work has characterized the boundary layer as either coupled or decoupled, but this study rather considers four degrees of coupling, ranging from strongly to weakly coupled. We use aircraft data from the NASA Aerosol Cloud meTeorology Interactions oVer the western ATlantic Experiment (ACTIVATE) to assess aerosol and cloud characteristics for the following four regimes, quantified using differences in liquid water potential temperature (θℓ) and total water mixing ratio (qt) between flight data near the surface level (∼150 m) and directly below cloud bases: strong coupling (Δθℓ≤1.0 K, Δqt≤0.8 g kg−1), moderate coupling with high Δθℓ (Δθℓ>1.0 K, Δqt≤0.8 g kg−1), moderate coupling with high Δqt (Δθℓ≤1.0 K, Δqt>0.8 g kg−1), and weak coupling (Δθℓ>1.0 K, Δqt>0.8 g kg−1). Results show that (i) turbulence is greater in the strong coupling regime compared to the weak coupling regime, with the former corresponding to more vertical homogeneity in 550 nm aerosol scattering, integrated aerosol volume concentration, and giant aerosol number concentration (Dp>3 µm) coincident with increased MBL mixing; (ii) cloud drop number concentration is greater during periods of strong coupling due to the greater upward vertical velocity and subsequent activation of particles; and (iii) sea salt tracer species (Na+, Cl−, Mg2+, K+) are present in greater concentrations in the strong coupling regime compared to weak coupling, while tracers of continental pollution (Ca2+, non-sea-salt (nss) , , oxalate, and ) are higher in mass fraction for the weak coupling regime. Additionally, pH and (a marker for chloride depletion) are consistently lower in the weak coupling regime. There were also differences between the two moderate regimes: the moderate with high Δqt regime had greater turbulent mixing and sea salt concentrations in cloud water, along with smaller differences in integrated volume and giant aerosol number concentration across the two vertical levels compared. This work shows value in defining multiple coupling regimes (rather than the traditional coupled versus decoupled) and demonstrates differences in aerosol and cloud behavior in the MBL for the various regimes.
| elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/214495/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Titel: | Sensitivity of aerosol and cloud properties to coupling strength of marine boundary layer clouds over the northwest Atlantic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Autoren: |
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| Datum: | 25 Februar 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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: | 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.5194/acp-25-2407-2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Seitenbereich: | Seiten 2407-2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verlag: | Copernicus Publications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1680-7316 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stichwörter: | aerosol and cloud properties, marine boundary layer (MBL) clouds, northwest Atlantic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 > Wolkenphysik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt von: | Keur, Natalie Desiree | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt am: | 05 Jun 2025 11:50 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Letzte Änderung: | 06 Jun 2025 08:09 |
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