In situ Charakterisierung von kleinen Wolkenpartikeln in Mischphasenwolken

• Main Author: Vochezer, Paul
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: 2015
• Subjects: 530; 530 Physics; 550; 550 Earth sciences; Arktis; Arktis*
• Online Access: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/19770/; https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/19770/1/Dissertation%20_PaulVochezer_pdfa.pdf; https://doi.org/10.11588/heidok.00019770; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:16-heidok-197700

Mischphasenwolken (MPWn) bestehen aus unterkühlten Flüssigwassertröpfchen und aus Eispartikeln, sind thermodynamisch instabil und eine Quelle von Unsicherheiten für Klima- und Wettervorhersagen. Ziel dieser Arbeit ist es, durch die Detektion und Analyse von Wolkenpartikeln in MPWn ein verbessertes Verständnis der Mikrophysik dieser Wolken zu erlangen. Dazu wurden in situ Messungen mit neuartigen optischen Instrumenten durchgeführt, die hochaufgelöste Streumuster von einzelnen Wolkenpartikeln mit Größen im Bereich von wenigen bis zu hundert Mikrometern erzeugen. Die Analyse dieser Streumuster ermöglicht eine detaillierte Charakterisierung von Phase und Morphologie der kleinsten Hydrometeore einer MPW. Diese Untersuchungen liefern wertvolle Hinweise auf bisher nur lückenhaft verstandene mikrophysikalische Prozesse in MPWn. Die Messdaten der vorliegenden Arbeit wurden an der AIDA-Wolkenkammer, auf hochalpinen Bergstationen und an Bord von Flugzeugen über der kanadischen Arktis erhoben. Untersuchungen unter wohldefinierten Laborbedingungen an der Wolkenkammer werden zur Charakterisierung und Kalibrierung der Messegeräte und Analysemethoden verwendet. Im Rahmen der Bergstationsmessungen wurden sehr hohe Anzahlkonzentrationen von kleinen Eispartikeln in MPWn gemessen, die mit der Windgeschwindigkeit korrelieren und vermutlich aus sekundären Eisformationsprozessen an der Erdoberfläche stammen. Bei der flugzeugbasierten Untersuchung von arktischen MPWn wurde die Nachweisgrenze für Eispartikel erreicht. Bei diesen Messungen wurden interessante Merkmale der Tröpfchenpopulation festgestellt. Die gewonnenen Erkenntnisse werden mit den Ergebnissen von Modellrechnungen und anderen Messgeräten verglichen. %Die Messungen im neuartigen Eis-selektiven Einlass zeigen, dass bei ihrem jeweiligen Durchgang, Tröpfchen wie gewünscht entfernt, Eispartikel allerdings auch verändert werden.