 | Ein Euler-Lagrange'sches Zirruswolken-Modell mit expliziter Aerosol- und Eismikrophysik: Studien zur Aggregation von Eispartikeln / Sölch I.; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2009. - iii, 132 S.: Ill., graph. Darst. - Bibliogr.: S.125-132. - (Forschungsbericht; 09-06) - ISSN 1434-8454
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1 Einleitung .................................................... 1
1.1 Zirruswolken .............................................. 1
1.2 Modellierung von Zirren ................................... 7
1.3 Ziele der Arbeit .......................................... 8
2 Das Modellsystem EULAG-LCM ................................... 11
2.1 Operator-Splitting ....................................... 12
2.2 Dynamik .................................................. 14
2.2.1 EULAG .............................................. 14
2.2.2 Advektion .......................................... 15
2.2.3 Virtuelle potentielle Temperatur für Wolken ........ 16
2.3 Mikrophysik .............................................. 16
2.3.1 Aerosol ............................................ 16
2.3.2 Eisphase ........................................... 23
2.4 Strahlung ................................................ 36
2.4.1 Parametrisierung
der Strahlungstransportgleichung ................... 37
2.5 Aggregation von Eispartikeln ............................. 40
2.5.1 Aggregationsalgorithmen ............................ 42
2.5.2 Skalierung von Eispartikelgrößen Verteilungen ...... 46
3 Idealisierte Simulationen zur Zirrenbildung .................. 47
3.1 Aufbau einer EULAG-LCM Simulation ........................ 47
3.2 Parallelisierung ......................................... 50
3.3 Benötigte Anzahl von Simulationsteilchen ................. 51
3.4 Einfluss der Dimensionalität auf
die Simulationsergebnisse ................................ 57
3.5 Interne Dynamik .......................................... 58
4 Validierung des Mikrophysikmoduls ............................ 63
4.1 Boxmodellstudien - Vergleich mit dem APSCm ............... 63
4.2 GEWEX GCSS WG2 Modellvergleich ........................... 65
4.2.1 Aufbau der Modellsimulation ........................ 67
4.2.2 Ergebnisse der EULAG-LCM Simulationen .............. 68
4.2.3 Zirren Initiierung ................................. 70
5 Studien zum Aggregationsprozess in Zirren .................... 73
5.1 Eine Fallstudie - ARM IOP SGF 9. März 2000 ............... 74
5.1.1 Messungen .......................................... 76
5.1.2 Aufbau der Basis-Simulation ........................ 82
5.1.3 Ergebnisse der Basis-Sinmlation: Validierung
anhand der Messdaten ............................... 84
5.1.4 Vorgleich der gemessenen und simulierten
Eispartikelgrößenverteilungen ...................... 88
5.1.5 Skalierung der simulierten
Eispartikelgrößenverteilung ........................ 89
5.2 Sensitivitätsstudien ..................................... 92
5.2.1 Vergleichsmaß: Mittlere säulenintogrierte
optische Dicke ..................................... 92
5.2.2 Ergebnisse der Sensitivitätsstudien ................ 94
5.3 Studien zum Aggregationsprozess in Zirren ................ 97
5.3.1 Analyse von Partikeltrajektorien -
Ein detaillierter Blick auf
den Aggregationsprozess für die Fallstudie ......... 97
5.3.2 Einfluss dor Aggregationseffizienz auf
den Aggregationsprozess und die Wolkenbildung ..... 105
5.3.3 Erhöhung dor Aggregationseffektivität in
Sublimationszonen ................................. 106
6 Zusammenfassung ............................................. 109
6.1 Ziele und Methodik ...................................... 109
6.2 Ergebnisse und Bewertung ................................ 109
6.3 Ausblick ................................................ 111
A Symbole und Abkürzungen ..................................... 115
A.1 Verwendete Symbole ...................................... 115
Abbildungsverzeichnis ......................................... 118
Tabellenverzeichnis ........................................... 122
Literaturverzeichnis .......................................... 124
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