Wie in Wolken der Regen entsteht : Kristallisationskeime als Schlüssel

Wolken haben einen maßgeblichen Einfluss auf den Wasserhaushalt der Erde, das Wettergeschehen und das Klima. Sie wissenschaftlich zu beschreiben, ist schwierig – und das erschwert die Niederschlagsvorhersage ebenso wie die Klimamodellierung. Wichtig für die Entstehung von Regen in unseren Breiten sind Eispartikel. Sie machen einen großen Teil der Wolken aus. Doch wie bilden sie sich, und warum sind sie für viele physikalische Prozesse in den Wolken unentbehrlich? Und schließlich: Wirkt sich menschliches Handeln auf die Wolken aus

Waterbelt scenario for the Cryogenian glaciations questioned by uncertain mixed-phase clouds

Geologische Funde deuten auf Gletscher hin, die im Kryogenium (vor 720 - 635 Millionen Jahren) in den tropischen Ozean flossen. Diese Funde werden klassischerweise durch die Schneeball-Erde Hypothese erklärt, in welcher ein vollständig mit Eis bedeckter Ozean angenommen wird. Es ist jedoch schwierig, diese Bedingungen mit fossilen Funden in Einklang zu bringen, welche auf das Überdauern komplexer mariner Lebewesen während der Eiszeiten im Kryogenium hindeuten. Daher wurden alternative Szenarien vorgeschlagen, die ein großflächiges Refugium in Form eines eisfreien Wassergürtels im tropischen Ozean beinhalten. Ein besonders attraktives Szenario mit einem Wassergürtel-Klimazustand ist die sogenannte Jormungand-Hypothese, da sie einen umfassenden Lebenszyklus für den Ablauf der Eiszeiten vorschlägt und auf gut verstandenen atmosphärischen Prozessen beruht. Der Jormungand-Hypothese zufolge wird das Klima im Wassergürtel-Zustand durch eine Abschwächung des Eis-Albedo-Feedbacks in den Subtropen stabilisiert. In den Subtropen sind die Niederschlagsraten an der Erdoberfläche aufgrund der Hadley-Zirkulation geringer als die Verdunstungsraten. In Summe führt das zur Verdunstung von Schnee, der sich zuvor auf Meereis abgelagert hat. Daher ist das Meereis in den Subtropen schneefrei. Im Gegensatz zu Schnee, der eine hohe Albedo aufweist, ist schneefreies, blankes Meereis relativ dunkel. In dieser Arbeit untersuchen wir, ob ein auf der Jormungand-Hypothese basierendes Wassergürtel-Szenario sich als mögliche Erklärung für die Eiszeiten des Kryogeniums eignet. Wir untersuchen zunächst, ob auf der Jormungand-Hypothese basierende Wassergürtel-Zustände eine robuste Eigenschaft des Klimas der Erde sind. Hierzu führen wir idealisierte Simulationen mit zwei Klimamodellen durch, die einen Wasserplaneten repräsentieren. Zusätzlich führen wir Simulationen mit modifizierten Eigenschaften der simulierten Wolken durch. Wir interpretieren die Ergebnisse aus den Klimamodellen mit einem eindimensionalen Energiebilanzmodell. Unsere Simulationen zeigen, dass geologisch relevante Wassergürtel-Zustände keine robuste Eigenschaft des Klimas sind. Damit Wassergürtel-Zustände geologisch relevant sind, ist es notwendig, dass in den Subtropen neben schneefreiem Meereis mit einer niedrigen Albedo Mischphasen-Wolken existieren, die viel solare Einstrahlung reflektieren. Weiterhin zeigen unsere Ergebnisse, dass die hohe Unsicherheit, die mit der Abbildung von Mischphasen-Wolken in Klimamodellen verbunden ist, eine Beurteilung verhindert, ob die Mischphasen-Wolken tatsächlich viel solare Einstrahlung reflektiert haben und damit auch, ob die Erde während des Kryogeniums in einem Wassergürtel-Zustand war. Es ist weithin bekannt, dass die Unsicherheit, die mit der Abbildung von Wolken in Klimamodellen verbunden ist, hauptsächlich aus den Parametrisierungen für Konvektion und Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen resultiert. Daher untersuchen wir in einem zweiten Schritt, ob die Reduktion der erforderlichen Modellannahmen für die Abbildung von Konvektion in atmosphärischen Modellen uns hilft, die Plausibilität eines Wassergürtel-Szenarios zu beurteilen. Wir gehen hierbei in drei Schritten vor. 1) Wir zeigen, dass in Klimamodellen nicht explizit aufgelöste Prozesse einen erheblichen Einfluss darauf haben, wie viel solare Einstrahlung durch Mischphasen-Wolken in Wassergürtel-Zustand reflektiert wird. 2) Wir führen eine Reihe von Simulationen mit dem Atmosphärenmodell ICOsahedral Nonhydrostatic (ICON) durch, die von Simulationen mit grobskaligen Klimamodellen bis hin zu Large-Eddy-Simulatio\-nen reichen, welche die atmosphärische Konvektion explizit auflösen. Wir verwenden für diese Simulationen moderate Konzentrationen von Aerosolpartikeln, die als Eiskeime fungieren können. Diese Simulationen deuten darauf hin, dass stark reflektierende Wolken in den Subtropen während des Kryogeniums existiert haben können. 3) Wir testen, wie stark sich die Reflektivität der Wolken ändert, wenn wir die Konzentration an Aerosolpartikeln, die Eiskeime bilden können, erhöhen. Bei hohen, aber vertretbaren Konzentrationen von Aerosolpartikeln ist die Reflektivität der Wolken stark reduziert. Daraus schließen wir, dass die Existenz stabiler Wassergürtel-Zustände durch die Konzentration dieser Partikel bestimmt werden kann. Aus dem zweiten Teil dieser Arbeit schlussfolgern wir, dass das explizite Auflösen von konvektiven atmosphärischen Prozessen helfen kann, die Reflektivität von Mischphasen-Wolken während des Kryogeniums genauer zu bestimmen. Allerdings ist eine Eingrenzung der Reflektivität von Mischphasen-Wolken dennoch nur bedingt möglich, da unser begrenztes Wissen über die damalige Konzentration und Zusammensetzung von Aerosol stark begrenzt ist. Insgesamt schlussfolgern wir, dass Wassergürtel-Zustände angesichts der großen Unsicherheit, die mit der Abbildung von Mischphasen-Wolken und ihrer Wechselwirkung mit Strahlung in atmosphärischen Modellen einhergeht, weiterhin eine unsichere Eigenschaft des Klimas der Erde bleiben. Die Idee, dass Szenarien mit einem Wassergürtel-Zustand die geologischen Befunde des Kryogeniums erklären können, wird durch unsere Ergebnisse stark in Frage gestellt. Die damaligen Lebewesen waren daher mit hoher Wahrscheinlichkeit den harschen Bedingungen eines vollständig mit Eis bedeckten Ozeans ausgesetzt

Wolken modellieren

Wolkenformationen und ihre Verwandlungen auf bilddigitalem Weg zu simulieren und in klimatologische Studien zu integrieren, ist eine der komplexesten Aufgaben der aktuellen Umweltphysik. Die Schwierigkeit erklärt sich zum einen sicherlich aus der Konturlosigkeit der nebulösen Gebilde - ihre formale Instabilität und dynamische Prozessualität widerspricht und widersetzt sich der Prognosetätigkeit der Meteorologen bzw. Klimatologen. Immer wieder stellt sich dabei die Frage nach der Codier- und Fixierbarkeit der diffusen Formverläufe, nach der Umrissbildung und Bestimmung eines prinzipiell ungeklärten Figur-Grund-Verhältnisses. Im Folgenden soll die Problemstellung komplexer Simulationstechniken auf klimatologische Bildgebungsverfahren angewandt werden. ..

Coplanar and collinear quantum mechanical reactive scattering: The importance of virtual vibrational channels in the H + H_2 exchange reaction

We have performed accurate quantum mechanical calculations for the coplanar H + H_2 exchange reaction, using sufficient rotational and vibrational basis functions in the close-coupling expansion to ensure convergence. We repeated these calculations with a converged rotational basis set but with only one vibrational basis function, in analogy to what Saxon and Light and Wolken and Karplus, respectively, did for the similar coplanar and three dimensional reaction. The vibrationally converged and one-vibration results differ substantially for the coplanar as well as the collinear reaction, indicating the crucial role played by virtual vibrational channels

Patterns of Financing: A Comparison Between White- and African-American Young Firms

Based on Kauffman Firm Survey data, examines differences in start-up and follow-on capital injections into and capital use by firms with African-American and white owners. Explores how access to capital affects the racial gap in new business formation

Ellalou Dimmock Honors Voice Recital, Monday, March 29, 1999

This is the concert program of the Ellalou Dimmock Honors Voice Recital performance on Monday, March 29, 1999 at 8:00 p.m., at the Boston University Concert Hall, 855 Commonwealth Avenue, Boston, Massachusetts. Works performed were An die ferne Geliebte, Op. 98 by Ludwig van Beethoven; Claure de lune, Op. 46 No. 2, Les berceaux, Op. 23 No. 1, Lydia, Apres un reve, Op. 7 No. 1, and Nell, Op. 18 No. 1 by Gabriel Faure; Stornellatrice, Invito alla Danza, and Nebbie by Ottorino Respighi; Dover Beach, Op. 3 by Samuel Barber; Ey dou jahel by Levon Gregorian; Kele - Kele and Chinar by Komitas Vartabed; and Kanee vour Djaneem by Sayat Nova. Digitization for Boston University Concert Programs was supported by the Boston University Humanities Library Endowed Fund

Quantum mechanical reactive scattering for three-dimensional atom plus diatom systems. II. Accurate cross sections for H+H_2

Accurate three‐dimensional reactive and nonreactive quantum mechanical cross sections for the H+H_2 exchange reaction on the Porter–Karplus potential energy surface are presented. Tests of convergence in the calculations indicate an accuracy of better than 5% for most of the results in the energy range considered (0.3 to 0.7 eV total energy). The reactive differential cross sections are exclusively backward peaked, with peak widths increasing monotonically from about 32° at 0.4 eV to 51° at 0.7 eV. Nonreactive inelastic differential cross sections show backwards to sidewards peaking, while elastic ones are strongly forward peaked with a nearly monotonic decrease with increasing scattering angle. Some oscillations due to interferences between the direct and exchange amplitudes are obtained in the para‐to‐para and ortho‐to‐ortho antisymmetrized cross sections above the effective threshold for reaction. Nonreactive collisions do not show a tendency to satisfy a "j_z‐conserving" selection rule. The reactive cross sections show significant rotational angular momentum polarization with the m_j=m′_j=0 transition dominating for low reagent rotational quantum number j. In constrast, the degeneracy averaged rotational distributions can be fitted to statistical temperaturelike expressions to a high degree of accuracy. The integral cross sections have an effective threshold total energy of about 0.55 eV, and differences between this quantity and the corresponding 1D and 2D results can largely be interpreted as resulting from bending motions in the transition state. In comparing these results with those of previous approximate dynamical calculations, we find best overall agreement between our reactive integral and differential cross sections and the quasiclassical ones of Karplus, Porter, and Sharma [J. Chem. Phys. 43, 3259 (1965)], at energies above the quasiclassical effective thresholds. This results in the near equality of the quantum and quasiclassical thermal rate constants at 600 K. At lower temperatures, however, the effects of tunneling become very important with the quantum rate constant achieving a value larger than the quasiclassical one by a factor of 3.2 at 300 K and 18 at 200 K