Characterization of the thermodynamic phase of mid-base and low-base clouds over the Arctic and the Southern Ocean

• Main Author: Dietel, Barbara Magdalena
• Other Authors: Hoose, Corinna, Cermak, Jan
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: KIT-Bibliothek, Karlsruhe 2024
• Subjects: cloud phase; Arctic Ocean; Southern Ocean; satellite-based; CloudSat; Calipso; ddc:550; Earth sciences; info:eu-repo/classification/ddc/550; Arktis*; Arktische Ozean
• Online Access: https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000169442; https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000169442/152492064; https://doi.org/10.5445/IR/1000169442

Wolken bedecken einen Großteil der Erde und beeinflussen ihre Strahlungsbilanz. Systematische Fehler in der Repräsentation von Wolken und deren Phase können zu Strahlungsfehlern in Modellen führen, was sich beispielsweise wiederum auf die Oberflächentemperaturen auswirken kann. Solche Strahlungsfehler werden seit langem über dem Südlichen Ozean nachgewiesen und sind auch in den neusten Versionen vieler Klimamodelle vorhanden. Auch der Arktische Ozean zeigt Fehler in der Repräsentation von Wolken in Klima- und Wettermodellen. Um das Verständnis der Wolkenphase, das heißt die Aufteilung von Flüssigkeit und Eis in Wolken, in diesen Regionen zu verbessern, zeigt diese Arbeit eine umfassende Analyse eines zweijährigen, hauptsächlich satellitengestützten Datensatzes. Auf Basis der Höhen von Wolkenunterkante und -oberkante werden die Wolken in die Kategorien L (low-level), M (mid-level), H (high-level), ML (mid-low-level), HM (high-mid-level), HML (high-mid-low-level) eingeteilt. Ein häufiges Vorkommen von niedrigen Wolken (L) von 21 % über dem Arktischen Ozean und von 25.6 % über dem Südlichen Ozean wurde gefunden, aber auch Wolken die mittlere Höhen abdecken (ML, HML, M, HM) summieren sich zu einen Gesamthäufigkeit von ungefähr 15 %. Alle untersuchten Wolkenarten zeigen relativ häufiges Auftreten von Mischphasenwolken (≥24 %), aber nur Wolken der Kategorien L, M und ML kommen als Flüssig-, Eis-, und Mischphasenwolken vor und tragen einen Großteil zu der Häufigkeit von Wolken im Mischphasentemperaturbereich bei. Niedrige Wolken (L) zeigen die höchsten Flüssiganteile innerhalb einer vertikalen Wolkensäule, gefolgt von mittelhohen (M) Wolken. Wolken über dem Südlichen Ozean zeigen höhere Flüssiganteile für Wolkenoberseitentemperaturen niedriger als −10 °C, während der Flüssiganteil für höhere Temperaturen über dem Arktischen Ozean größer ist. Außerdem werden lokale Minimas des Flüssiganteils bei Temperaturen von ca. −15 °C und −5 °C gefunden. Prozesse wie dendritisches Wachstum und Sekundäreisbildung werden als mögliche ...