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Upward transport and segregation of ice-nucleating particles in deep convective clouds

Schäfer, Jonas und Grawe, Sarah und Clemen, Hans-Christian und Mertes, Stephan und Schneider, Johannes und Wetzel, Bruno und Sauer, Daniel und Wolf, Jennifer und Tomsche, Laura und Mayer, Johanna und Schrödner, Roland und Henning, Silvia und Jurkat-Witschas, Tina und Voigt, Christiane und Ziereis, Helmut und Harlass, Theresa und Pöhlker, Mira und Stratmann, Frank (2026) Upward transport and segregation of ice-nucleating particles in deep convective clouds. Atmospheric Chemistry and Physics, 26 (17), Seiten 12505-12520. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-26-12505-2026. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/26/12505/2026/

Kurzfassung

Ice-nucleating particles (INPs) play a crucial role in Earth's weather and climate by influencing cloud properties and precipitation. However, their abundance in the free troposphere, vertical distribution, and transport mechanisms are not well-characterized. This study presents immersion INP measurements from filter samples collected aboard the High Altitude and LOng range research aircraft (HALO) in the troposphere and the lower stratosphere (up to 14.5 km) over Europe during the CIRRUS-HL (Cirrus in High Latitudes) campaign in summer 2021. By sampling cloud particle residuals and aerosol particles in the inflow and outflow of deep convective clouds (DCCs), and performing offline INP analysis, we shed light on the vertical transport and segregation of INPs in DCCs.

INP-temperature spectra of convective inflow included both INPs active at high (T > −15 °C) and low temperatures (T < −20 °C). In contrast the outflow spectra only featured INPs active at low temperatures. We explain the observed INP segregation in the updraft with precipitation scavenging of INPs active at high temperatures. INPs active at lower temperatures (T < −20 °C), however, are efficiently transported upwards into the free troposphere. There, ambient temperatures are below −40 °C, i.e., temperatures far below the temperatures at which these INPs initiate immersion freezing. In the DCC outflow, INP concentrations exceed the upper tropospheric background concentration by at least two orders of magnitude. These INPs are then available for ice formation in mid and upper tropospheric clouds.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226777/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Upward transport and segregation of ice-nucleating particles in deep convective clouds
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schäfer, JonasLeibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grawe, SarahLeibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clemen, Hans-ChristianMPIC, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mertes, StephanIfT Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, JohannesMPI, MainzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wetzel, BrunoLeibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sauer, DanielDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0317-5063NICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, JenniferDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tomsche, LauraDLR, IPA / Universität MainzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mayer, JohannaEuropean Space Agency, Frascati, Italyhttps://orcid.org/0000-0002-9691-9534NICHT SPEZIFIZIERT
Schrödner, RolandLeibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Henning, SilviaLeibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jurkat-Witschas, TinaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, ChristianeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8925-7731NICHT SPEZIFIZIERT
Ziereis, HelmutDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-5483-5669NICHT SPEZIFIZIERT
Harlass, TheresaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-1792-6649NICHT SPEZIFIZIERT
Pöhlker, MiraMPIC, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stratmann, FrankIfT Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 September 2026
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:26
DOI:10.5194/acp-26-12505-2026
Seitenbereich:Seiten 12505-12520
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ice-nucleating particles, weather, climate, cloud properties, CIRRUS-HL (Cirrus in High Latitudes), deep convective clouds
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Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Keur, Natalie Desiree
Hinterlegt am:14 Sep 2026 07:32
Letzte Änderung:14 Sep 2026 13:46

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