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Giant Cloud Condensation Nuclei enhanced Ice Sublimation Process: a potential mechanism in mixed-phase clouds

Ji, Denghui und Ritter, Christoph und Sun, Xiaoyu und Moser, Manuel und Voigt, Christiane und Palm, Mathias und Notholt, Justus (2025) Giant Cloud Condensation Nuclei enhanced Ice Sublimation Process: a potential mechanism in mixed-phase clouds. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 25 (20), Seiten 13037-13052. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-25-13037-2025. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/25/13037/2025/

Kurzfassung

The Wegener–Bergeron–Findeisen (WBF) process describes the growth of ice crystals at the expense of supercooled liquid droplets in mixed-phase clouds, driven by phase transitions at temperatures below 0 °C. In this study, we introduce a potential mechanism involving the transfer of water vapor from ice to cloud droplets formed on Giant Cloud Condensation Nuclei (GCCN). This process occurs under specific atmospheric conditions influenced by temperature and CCN size, particularly for CCN with diameters exceeding 1 µm. We term this mechanism the Giant Cloud Condensation Nuclei-Enhanced Ice Sublimation Process (GCCN-ISP). We first conduct a theoretical analysis to develop a physical model for determining these specific atmospheric conditions, followed by validation through observations. Model simulations informed by observational data from aircraft indicate that when CCNs are sufficiently large and cold, the water vapor partial pressure over droplets formed on these CCNs can be lower than that over ice. Consequently, water vapor can transfer from ice to supercooled droplets, causing the droplets to grow. Eventually, the water vapor pressures of both reach equilibrium, resulting in their coexistence.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219480/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Giant Cloud Condensation Nuclei enhanced Ice Sublimation Process: a potential mechanism in mixed-phase clouds
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ji, DenghuiUniversität Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ritter, ChristophAlfred-Wegener-Institut, Potsdam, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sun, XiaoyuUniversität Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moser, ManuelDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, ChristianeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8925-7731NICHT SPEZIFIZIERT
Palm, MathiasUniversität Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-7191-6911NICHT SPEZIFIZIERT
Notholt, JustusUniversität Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Oktober 2025
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
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-25-13037-2025
Seitenbereich:Seiten 13037-13052
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:Atmospheric Chemistry and Physics
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Wegener–Bergeron–Findeisen (WBF), ice crystals, supercooled liquid droplets, mixed-phase clouds, Giant Cloud Condensation Nuclei (GCCN)
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Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Keur, Natalie Desiree
Hinterlegt am:21 Nov 2025 09:23
Letzte Änderung:21 Nov 2025 09:23

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