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Prevalence of Ice-Supersaturated Regions in the Upper Troposphere: Implications for Optically Thin Ice Cloud Formation

Jensen, E.J. und Toon, O.B. und Vay, S.A. und Ovarlez, J. und May, R. und Bui, T.P. und Twohy, C.H. und Gandrud, B.W. und Pueschel, R.F. und Schumann, U. (2001) Prevalence of Ice-Supersaturated Regions in the Upper Troposphere: Implications for Optically Thin Ice Cloud Formation. Journal of Geophysical Research, 106, Seiten 17253-17266.

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Offizielle URL: http://www.agu.org/journals/jd/

Kurzfassung

In situ measurements of water vapor and temperature from recent aircraft campaigns have provided evidence that the upper troposphere is frequently supersaturated with respect to ice. The peak relative humidities with respect to ice (RHI) occasionally approached water saturation at temperatures ranging from −40°C to −70°C in each of the campaigns. The occurrence frequency of ice supersaturation ranged from about 20% to 45%. Even on flight segments when no ice crystals were detected, ice supersaturation was measured about 5–20% of the time. A numerical cloud model is used to simulate the formation of optically thin, low ice number density cirrus clouds in these supersaturated regions. The potential for scavenging of ice nuclei (IN) by these clouds is evaluated. The simulations suggest that if less than about 5 × 10-3 to 2 × 10-2 cm-3 ice nuclei are present when these supersaturations are generated, then the cirrus formed should be subvisible. These low ice number density clouds scavenge the IN from the supersaturated layer, but the crystals sediment out too rapidly to prevent buildup of high supersaturations. If higher numbers of ice nuclei are present, then the clouds that form are visible and deposition growth of the ice crystals reduces the RHI down to near 100%. Even if no ice clouds form, increasing the RHI from 100% to 150% between 10 and 10.5 km results in a decrease in outgoing longwave radiative flux at the top of the atmosphere of about 8 W m-2. If 0.02–0.1 cm-3 IN are present, the resulting cloud radiative forcing reduces the net radiative flux several watts per square meter further. Given the high frequency of supersaturated regions without optically thick clouds in the upper troposphere, there is a potential for a climatically important class of optically thin cirrus with relatively low ice crystal number densities. The optical properties of these clouds will depend very strongly on the abundance of ice nuclei in the upper troposphere.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/9427/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Prevalence of Ice-Supersaturated Regions in the Upper Troposphere: Implications for Optically Thin Ice Cloud Formation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jensen, E.J.NASA Ames Research Center, Moffet Field, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Toon, O.B.Univ. of Colorado, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vay, S.A.NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ovarlez, J.Lab. de Métérologie Dynamic, Ecole Polytechnique, Palaiseau, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
May, R.Jet Propulsion Lab., Pasadena, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bui, T.P.NASA Ames Research Center, Moffet Field, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Twohy, C.H.NCAR, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gandrud, B.W.NCAR, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pueschel, R.F.NASA Ames Research Center, Moffet Field, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schumann, U.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2001
Erschienen in:Journal of Geophysical Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:106
Seitenbereich:Seiten 17253-17266
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Feuchte, Experiment, Cirrus
HGF - Forschungsbereich:Verkehr und Weltraum (alt)
HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Vorhaben Atmosphären- und Klimaforschung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre
Hinterlegt von: Löb, Ute
Hinterlegt am:29 Jan 2008
Letzte Änderung:31 Jul 2019 19:14

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