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  Место хранения:   061 | Институт оптики атмосферы CO РАН | Томск | Библиотека

Contents

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