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• W1529688322 abstract "Mischwolken bestehen aus Wassertropfen und Eiskristallen und kommen im Temperaturbereich zwischen 0 °C und -40 °C vor. Sie sind derzeit Gegenstand intensiver Forschung, da Simulationsrechnungen darauf hindeuten, dass der Grad der Vereisung einen wesentlichen Einfluss auf die Strahlungseigenschaften dieses Wolkentyps hat. Bisher wird zumeist der integrale Wasser- und Eisgehalt zur Untersuchung des Vereisungsprozesses in Mischwolken herangezogen. In dieser Arbeit werden zum ersten Mal umfassende grosenaufgeloste Labor- und flugzeugbasierte in-situ-Messungen an Mischwolken vorgenommen. Diese Messungen wurden mit dem Novel Ice EXpEriment - Cloud and Aerosol Particle Spectrometer (NIXE-CAPS), einem etablierten Wolkenpartikelmessgerat durchgefuhrt, welches um einen Polarizationsdetektor erweitert wurde um zwischen Tropfen und Eiskristallen unterscheiden zu konnen. Die gemessenen Instrumentparameter umfassen unter anderem die Konzentration und die Phase von Wolkenpartikeln im Grosenbereich zwischen 0.61 µm und 937.5 µm. In dieser Studie wird die Abhangigkeit des Vereisungsgrades in Mischwolken von der Anzahl der Eiskondensationskeime, der relativen Feuchte und der Temperatur in kunstlich in der AIDA-Kammer erzeugten und naturlichen Wolken, die 2011 an Bord des britischen Forschungs Flugzeugs BAE146 wahrend der COALESC Kampagne uber Grosbritannien beobachtet wurden, untersucht.Bei Mischwolken, die bei unter- oder ubersattigter relativer Feuchte bezuglich Wasser (RHw) in der AIDA-Kammer erzeugt wurden, konnten signifikante Unterschiede im Vereisungsgrad festgestellt werden. Die Tropfenkonzentration in ubersattigten RHw Umgebungen ist im gesamten Temperaturbereich konstant hoch (um 500 cm^3), da keine Verdampfung der Wassertropfen stattfindet (Wasser und Eis Koexistenz-Regime). Bei untersattigten Bedingungen verdampfen die Tropfen hingegen (Wegener-Bergeron-Findeisen Regime) und ihre Konzentration nimmt mit sinkender Temperatur von etwa 100 cm^3 bei 270 K auf 1 cm^3 bei 235 K ab. Dieser Abfall wird sehr wahrscheinlich durch die steigende Differenz zwischen den Wasserdampf-Sattingungsdrucken bezuglich Wasser und Eis verursacht. Die Tropfenkonzentration in Mischwolken wird also hauptsachlich durch die Dynamik bestimmt. Obwohl die Anzahl der Eiskondensationskeime und damit die Eiskristallkonzentration in den AIDA-Wolken auf einem konstant hohen Niveau lag, ergab sich hier im Wasser-Eis Koexistenz-Regime ein Anzahlanteil von gefrorenen Wolkenpartikeln von nur etwa 10 % bei allen Temperaturen. Im untersattigten Wegener-Bergeron-Findeisen Regime nimmt der Anzahlanteil der Eispartikel mit sinkender Temperatur und Tropfchenanzahl von etwa 20 % bei 270 K bis zu 80 % bei 235 K zu. Die kalteren AIDA-Wolken im Wegener-Bergeron-Findeisen Regime zeigen daher einen hohen Vereisungsgrad, welcher dort auch erwartet wird. Vollstandige Vereisung tritt jedoch nicht auf. Trotzdem ist der Massenanteil von Eis sehr nah an 100 %, da die verbleibenden als Tropfchen klassizierten Partikel sehr klein sind.Wie sich herausstellte, befanden sich die naturlichen COALESC-Wolkenmessungen fast alle im Wegener-Bergeron-Findeisen Regime, wo die Tropfenanzahl mit sinkenden Temperaturen aquivalent zu den AIDA-Wolken abnahm. Allerdings ist die Anzahl der Eiskondensationskeime in der Atmosphare wesentlich geringer als in der AIDA-Kammer. Daher liegt der hier beobachtete Anzahlanteil der Eispartikel nur bei etwa 2 % bei 270 K bis zu 20 % bei 235 K, also wesentlich geringer als bei den AIDA-Wolken, welche in einer Umgebung mit einer hohen Anzahl von Eiskondensationskeimen stark vereisten. Die Messungen der AIDA- und COALESC-Mischwolken zeigen, dass der Vereisungsgrad von Mischwolken sowohl von der thermodynamischen Situation als auch von der Konzentration der Eiskondensationskeime abhangt. Die Messungen zeigen auserdem, dass die Koexistenz von Wasser und Eis in naturlichen Mischwolken im Wegener-Bergeron-Findeisen Regime moglich ist, obwohl der Zustand vollstandiger Vereisung hier bis jetzt als wahrscheinlichster Zustand angenommen wurde." @default.
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