87 research outputs found

    Combined lidar and radar observations of vertical motions and heterogeneous ice formation in mixed-phase layered clouds: Field studies and long-term monitoring

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    Im Rahmen der Arbeit wurden Lidar- und Wolkenradarmessungen von troposphärischen Schichtwolken durchgeführt und ausgewertet, um den Zusammenhang zwischen Vertikalwinden und Eisbildung in diesen Wolken zu untersuchen. Der Eis- und Flüssigwassergehalt von Schichtwolken wurde mit einer Kombination aus Raman-Lidar und Wolkenradar untersucht. Die vertikalen Windbewegungen an der Wolkenunterkante wurden mit einem Doppler-Lidar aufgezeichnet. Durch die Auswertung vorangegangener Messkampagnen konnte die Vertikalwindstatistik in mittelhohen Schichtwolken zwischen den Standorten Leipzig und Praia (Kap Verde) verglichen werden. Messverfahren für die Vertikalwindmessung mit Doppler-Lidar wurden im Rahmen dieser Arbeit weiterentwickelt. In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst wurde außerdem die Kombination von Doppler-Lidar, Wolkenradar und Wind-Profiler getestet. Die Eisbildungseffizienz in der Troposphäre wurde im Temperaturbereich zwischen 0 und -40°C für den Standort Leipzig untersucht und sowohl mit vorangegangenen Lidarmessungen, als auch mit aktuellen Satellitenmessungen verglichen. Zum ersten Mal wurde außerdem die statistische Verteilung von Vertikalwinden an der Basis von Mischphasenwolken dargestellt. Es wurde festgestellt, dass sich bei einer Temperatur von (-9 +/- 3)°C bereits in 50% der Schichtwolken über Leipzig Eis bildet. Zwischen -15 und 0°C wurden Verhältnisse zwischen Eis- und Flüssigwasserpfad zwischen 0,1 und 0,0001 abgeschätzt. Im Rahmen der Messgenauigkeit wurden zwischen den Standorten Leipzig und Praia keine Unterschiede in der Vertikalwindstatistik festgestellt

    Relationship between temperature and apparent shape of pristine ice crystals derived from polarimetric cloud radar observations during the ACCEPT campaign

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    This paper presents first quantitative estimations of apparent ice particle shape at the top of liquid-topped clouds. Analyzed ice particles were formed under mixed-phase conditions in the presence of supercooled water and in the temperature range from −20 to −3 °C. The estimation is based on polarizability ratios of ice particles measured by a Ka-band cloud radar MIRA-35 with hybrid polarimetric configuration. Polarizability ratio is a function of the geometrical axis ratio and the dielectric properties of the observed hydrometeors. For this study, 22 cases observed during the ACCEPT (Analysis of the Composition of Clouds with Extended Polarization Techniques) field campaign were used. Polarizability ratios retrieved for cloud layers with the cloud-top temperatures of  ∼ −5,  ∼ −8,  ∼ −15, and  ∼ −20 °C were 1.6, 0.9, 0.6, and 0.9, respectively. Such values correspond to prolate, quasi-isotropic, oblate, and quasi-isotropic particles, respectively. Data from a free-fall chamber were used for the comparison. A good agreement of detected apparent shapes with well-known shape–temperature dependencies observed in laboratories was found. Polarizability ratios used for the analysis were estimated for areas located close to the cloud top, where aggregation and riming processes do not strongly affect ice particles. We concluded that, in microwave scattering models, ice particles detected in these areas can be assumed to have pristine shapes. It was also found that even slight variations of ambient conditions at the cloud top with temperatures warmer than  ∼ −5 °C can lead to rapid changes of ice crystal shape

    Lidar/radar approach to quantify the dust impact on ice nucleation in mid and high level clouds

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    We present the first attempt of a closure experiment regarding the relationship between ice nucleating particle concentration (INPC) and ice crystal number concentration (ICNC), solely based on active remote sensing. The approach combines aerosol and cloud observations with polarization lidar, Doppler lidar, and cloud radar. Several field campaigns were conducted on the island of Cyprus in the Eastern Mediterranean from 2015-2018 to study heterogeneous ice formation in altocumulus and cirrus layers embedded in Saharan dust. A case study observed on 10 April 2017 is discussed in this contribution. © 2019 The Authors, published by EDP Sciences
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