Cirrus buz kristali şekilleri
Sirrus bulutlarının mikroyapısının havadan yapılan ilk araştırmalarını bildirdi. Bir açık kokpit uçağı kullanılarak toplanan buz kristallerinden, daha güçlü dikey hareketlere sahip (ör. Cirrus uncinus) cirrus'taki birincil kristal formların ya içi boş altıgen sütunlu şekiller ya da ortak bir merkezde birleştirilmiş üç boyutlu prizmatik kristal kümeleri olduğunu buldu. (mermi rozetleri); daha zayıf dikey hızlarda (örneğin sirrostratus) bunlar esas olarak altıgen kolonlar ve plakalardı. Daha yeni gözlemler, buz parçacığı alışkanlıklarının sıcaklığa ve ortamın bağıl nemine bağlı olduğunu göstermektedir. Bailey ve Hallett'in laboratuar deneyleri (2004)-20 ° ile -40 ° C arasında ve% 2'yi aşan buz süperdoygunluklarında en sık görülen alışkanlıkların plaka benzeri polikristaller ve plakalar olduğunu ve artan süperdoyma ile formların karmaşıklığının arttığını göstermektedir. -40 ° C'den daha soğuk, düşük ila orta buz süper doygunluğu dışında (<% 10), kısa sütunların sıklığında küçük bir artışla birlikte, daha sıcak sıcaklıklarda esasen aynı olduğu durumlar dışında, sütunlu davranışa belirgin bir kayma bulundu. . Orta derecede buz süperdoymasında (% 10-% 25), uzun katı sütunlar ve sütunlu ve levha benzeri bileşenlere sahip polikristaller bulundu. Yaklaşık% 25'in üzerinde buz süper doygunluğu, mermi rozetleri, uzun sütunlar ve sütun içeren polikristaller gözlenir, mermi rozetlerinin ve sütunlarının frekansı artan buz süper doygunluğu ile artar. -60 ° C ve daha soğukta, sütunlu formlarla birlikte iğne formları ortaya çıkar. Yerinde gözlemler, cirrus parçacıklarının, özellikle de mermi rozetlerinin, kristal kümeleri oluşturmak için bir araya toplanabildiklerini ve bu da kristallerin çoğunun 500'ün üzerindeki boyutlarda gözlemlenmesine yol açtığını göstermektedir.μ m.
Laboratuvar bulguları, sabit sıcaklıklarda ve bağıl nemlerde buz kristali büyümesinin sonucudur, ancak doğada cirrus kristalleri, büyüme ve süblimleşme sırasında değişen sıcaklıklar ve bağıl nemlerle karşılaşı , bu tür döngüsel büyümenin düzensiz buz oluşumuna yol açabileceğini öne sürdüler ve aynı yazarlar, birkaç sefer sırasında gözlemlenen orta enlem katman biçimli bulutlardaki buz parçacıklarının çoğunun düzensiz şekillere sahip olduğu sonucuna vardı.Büyüme ve süblimasyonda yer alan dinamik süreçler arasındaki asimetrinin bir sonucu olarak düzensiz şekillerin ortaya çıkabileceğini öne sürmüşlerdir. Buz kristallerinin birkaç büyüme döngüsüne tabi tutulduğu son laboratuvar deneyleri, aslında giderek artan karmaşıklığa yol açtı .
Son birkaç yılda gerçekleştirilen hem yerinde hem de uzaktan algılama ölçümleri, sirrus buz kristallerinin tipik olarak karmaşıklık ve / veya yüzey pürüzlülüğünü gösteren pürüzsüz altıgen şekillere dayanan basit, idealleştirilmiş geometriden ayrıldığını göstermektedir. Bu ayrılmanın en belirgin tezahürü, elmas tozunun nispeten yaygın olduğu Antarktika ve Kuzey Kutbu hariç, çoğu coğrafi konumda seyrek olma eğiliminde olan 22 ° halenin görece nadirliğidir Buz kristali görünümü açısından görünüşte küçük farklılığa rağmen, yüzey pürüzlülüğü saçılma özellikleri ve dolayısıyla cirrusun ışıma özellikleri üzerinde dramatik bir etkiye sahip olabilir. Halo oranı olarak adlandırılan halo görünürlüğü ile yerinde ölçülen saçılma asimetrisi parametresi g pozitif korelasyonlu bulunmuştur . Haleler ayrıca daha küçük kristal boyutları ve daha kompakt şekillere sahip olanlar için daha muhtemeldi . Pürüzsüz buz analogları, kaba muadillerinden daha yüksek asimetri parametrelerine sahipti ve aynı durum modellenmiş saçılma için de geçerliydi Bu, verilen pürüzlülük ölçeğiyle etkileşime girebilen dalga boylarında, kaba buz kristallerinin pürüzsüz olanlardan önemli ölçüde daha yansıtıcı olabileceği ve cirrus tarafından daha az ısınmaya doğru potansiyel olarak ışınım zorlamasına kayabileceği anlamına gelir.
Buz kristali geometrisinin ince ayrıntısı şu anda görüntüleme bulutu sondalarının ulaşamayacağı bir yerde olsa da , çeşitli ışık saçan sondalar veya uzaktan algılama kullanarak. Tipik olarak, hava taşıtı ve uydu ölçümleri, idealleştirilmiş geometrilerle tutarlı olmayan özelliksiz faz fonksiyonları gösterir. orta enlem ön cirrusun arka kenarında kusurlu veya karmaşık şekillere sahip yaygın parçacıklar buldu. Okyanus üzerinden bir tam günlük Polarizasyon ve Atmosferik Bilimler için Yansımaların Anizotropisi (PARASOL) verileri için, çok pürüzlü yüzlü parçacıklar, polarize yansımalara gelişmiş bir uyum sağladı . Tarafından yapılan bir çalışmada , CALIPSO depolarizasyon ölçümleri, pürüzlü yüzeyli buz kristallerinin modellenmesiyle açıklanmıştır. Kuzey Kutbu bulutlarından elde edilen verilere en iyi uyanlar, derin kabaca altıgen buz kristalleri ile tutarlıydı Polar nefelometre kullanılarak yapılan ölçümler, Antarktika buz kristallerinin yüzeyinin son derece pürüzlü olduğunu gösterdi
Küçük buz kristallerinin konsantrasyonları ve şekilleri, olanların Belirsiz bilgi D <~ 100 μ m, ayrıca engel olması olarak buz bulutları radyatif özelliklerinin anlaşılması olarak ilerlemektedir. iklim çalışmaları için radyatif akıların yaklaşık% 5 içinde bilinmesi gerektiğini öne sürmüşlerdir, bu da asimetri parametresinin ( g ) yaklaşık% 2-5 arasında bilinmesi gerektiği anlamına gelir . g'nin teorik hesaplamalarının tipik olarak yönlü radyasyon ölçümlerinden veya nefelometre ölçümlerinden elde edilenlerden daha büyük olduğunu ve tutarsızlıkları azaltmak için kullanılan yüzey pürüzlülüğü varsayımlarıyla birlikte gösterdi. Bununla birlikte, bu tür radyatif ve mikrofizik gözlemler arasında bir kapanma yoktur, çünkü gerekli ölçeklerde yüzey pürüzlülüğüne ilişkin birkaç doğrudan gözlem vardır. Laboratuvarlarda büyütülen bozulmamış kristallerin elektron mikroskobu görüntüleri miktar ince yüzey pürüzlülüğü gösterirken, atmosferik buzun bu tür deneyler zorunlu olarak gerçekleştirildiği için bunun ne kadar temsil edici olduğu belirsizdir. çok düşük hava basınçlarında.
Küçük buz kristallerinin şekillerinin daha büyük ölçekli detaylarında da önemli ölçüde belirsizlik vardır ve bu da saçılma özelliklerini etkiler. Gaussian rasgele küreler 2004 ), tomurcuklanan buckyballs ( 2011 ) ve Kürelerin tümü, küçük parçacık şekillerini temsil etmek için kullanılmıştır, mevcut görüntüleme probları bu şekiller arasında çözümleyememektedir. Hesaplanan tek saçılma özellikleri ile ilgili etkiler kayda değer etkisi için yeterince büyük g (kristal şekline bağlı olarak ). Nedeniyle de etkileyebilir bozucu küçük parçacık konsantrasyonlarının potansiyel şişirme g .