Sirrus Bulutlarının Mikrofiziksel özellikleri

    • Resmi Gönderi

    Sirrus Bulutlarının Mikrofiziksel özellikleri

    Sirrus bulutlarının en önemli mikrofiziksel miktarları (kristal görünüm oranları, tek saçılma özellikleri ve yüzey pürüzlülüğünün yanı sıra) IWC, buz parçacık boyutu dağılımları (PSD) ve bunların şekilleridir. Cirrus IWC'nin özellikleri, buz parçacık boyutu dağılımları ve ilişkili boyut spektral momentleri (medyan çap ve buzlu su içeriği) bir dizi çalışmada bildirilmiştir. K , -30 ° C ile -50 ° C arasındaki sıcaklıklarda, Doğu Avrupa üzerindeki kıtasal katman biçimli sirrus bulutlarında geniş bir gözlemler dizisi sunmaktadır. IWC, bir Nevzorov toplam su içeriği probu ile ve bir ekstinktiometre ile hacim yok olma katsayısı ile ölçülmüştür.

    İSA'nın medyan değerleri 0.011 g düşmüştür -3 sıcaklık aralığı -40 ° <de T<−30 ° C ila 0.007 gm −3 , −50 ° < T <−40 ° C için. IWC'lerin bu sıcaklık aralıklarındaki kümülatif olasılık dağılımları, Şekil 5a'da sunulmaktadır . (2001) . Bu IWC'lerin biraz hafife alınabileceğini unutmayın, çünkü IWC ölçümleri koniden çıkan buz miktarını azaltan güncellenmiş derin tabak konisi ile değil, daha eski Nevzorov konisi ile yapılmıştır . Ayrıca, probun yaklaşık 3 × 10 −3 ila 2 gm −3 aralığında IWC'leri ölçtüğünü unutmayın.; bu nedenle, cihazların algılama eşiğinin altındaki IWC'ler, medyan değerlerin fazla tahmin edilebileceğini gösterir Küresel olarak en çeşitli veri kümeleri. Bunlar, Arktik, orta enlem Kuzey Yarımküre ve tropikal Kuzey ve Güney Yarımküre bölgelerinden gelen verileri içerir. Rakımlar yaklaşık 19 km'ye kadar uzanır ve örnekleme sıcaklıkları -86 ° C'ye kadar uzanır. Şimdi bu cirrus özelliklerine genel bir bakış verilecek ve ardından sirrus bulutlarının iklim hakkındaki geri bildirimlerini açıklayan bir bölüm verilecektir.


    Buzlu su içeriği


    Farklı coğrafi alanlarda IWC'nin çok sayıda doğrudan ölçümünü toplayan iki çalışma burada özetlenmiştir. Avrupa, Afrika, Seyşeller, Brezilya, Avustralya, Amerika Birleşik Devletleri ve Kosta Rika üzerindeki 17 saha programından IWC'nin bir dizi doğrudan ölçümünü derledi, toplamda 94 saatlik yerinde veri. Coğrafi aralık 75 ° N ile 25 ° G arasındadır ve sıcaklık aralığı -25 ° ile -91 ° C arasındadır.

    Kuzey ve Orta Amerika, Karayipler ve Avustralya'daki 10 uçak saha programından türetilen IWC'nin Kuzey Kutbu'ndan tropik bölgelere enlemleri ve −86 ° ile 0 ° C arasındaki sıcaklıkları kapsayan doğrudan ölçümlerini bildirdi. Bu veri kümesi, yaklaşık 260.000 km bulut içi yol uzunluğu ile 5 saniyelik aralıklarla ortalaması alınan yaklaşık 260.000 veri noktası içerir. IWC'nin hem sıcaklık bağımlılığını hem de değişkenliğini incelemek, Sıcaklığın bir fonksiyonu olarak IWC'nin olasılık dağılım fonksiyonlarını (PDF'ler) türetmek için orijinal verilerini kullandık. 10 ° C sıcaklık artışları dahilinde gösterilen Şekil 2-8 , IWC, önemli ölçüde değişkenlik, farklı oluşum mekanizmalarının, coğrafi konumun ve muhtemelen yaşam döngüsünün sonucunu göstermektedir. Şekil 2-8'de her panelin üstünde listelenen her sıcaklık aralığındaki IWC'nin medyan değerleri, IWC'nin sıcaklıkla arttığını gösterir. (2016) çalışmaların kısmen, daha çok katman biçimli bulutlara ve ikincisi daha çok konvektif bulutlara odaklanan önceki çalışmayla ilgisi var. Farkın bir kısmı, bu çalışmalarda kullanılan araçların IWC ölçüm aralıklarındaki farklılıklardan da kaynaklanmaktadır.

    havalarinsesi.com/attachment/11519/

    10 ° C'lik artışlarla ölçülen buzlu su içeriğinin olasılık dağılımları, her panelin üst kısmında 10 ° C başına medyan değerler listelenmiştir



    Yerinde gözlemler, genellikle belirli bulut türlerini ve daha genel olarak, çürüyen değil, aktif aşamalarındaki bulutları ölçmeye yönelik olmaları bakımından doğal bir örnekleme eğilimine sahiptir. Bu nedenle ve daha kapsamlı bir yapıya kavuşmak için, CloudSat tarafından 6 yıllık bir süre içinde küresel olarak elde edilen buzlu su içeriklerinden yararlanıyoruz . CloudSat Buz Bulut Mülkiyet Ürün (2C-ICE) ile ölçülen tanımlanmış buz bulutları için İSA'nın tahminleri alınan içerir CloudSat CPR ve Calipso lidar. Bu 2C-ICE bulut ürünü, CloudSat'tan ölçülen radar yansıtma faktörünün birleşik girişlerini kullanır ve 532 nm'de ölçülen zayıflatılmış geri saçılma katsayılarıCALIPSO lidar, buz bulutu alımını yalnızca radar içeren üründen daha sıkı bir şekilde sınırlandırır. Sıcaklık, ECMWF yardımcı (ECMWF-AUX) sıcaklık ürününden elde edilir. Yazarlara göre bu, özellikle düşük sıcaklıklarda daha doğru sonuçlar verir. Bu noktayı aşağıda ele alacağız. Herhangi bir erişim algoritmasında olduğu gibi, doğal olarak belirsizlikler olduğunu unutmayın; geri getirme doğruluğu vaka çalışmaları ( 2013 ) ve istatistikler (2016) kullanılarak incelenmiştir.


    Şekil 2-9, 2C-ICE katman biçimini ve konvektif bulut bayraklarını kullanarak, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak IWC'nin olasılık dağılım fonksiyonunu, katman şeklinde ve konvektif bulutlarla bölünmüş olarak gösterir ( sırasıyla Şekil 2-9a ve 2-9b ). Veri kümesi son derece büyük olduğu için, PDF'leri 1 ° C sıcaklık artışlarında türetmek ve böylece yerinde veriler için gerekli ± 5 ° C sıcaklık artışları nedeniyle PDF'lerdeki farklılıkları ortadan kaldırmak mümkündür. Olarak ,Tablo 2-1, tüm buz bulut durumlar ve tabaka ve konvektif durumlara göre ayrılması için medyan IWCs listelenmiştir.


    havalarinsesi.com/attachment/11520/

    2006–10 dönemi için CloudSat 2C-ICE ürününden alınan buzlu su içeriğinin olasılık dağılımları . Her PDF, gösterilen sıcaklık aralığı üzerinden 1 ° C sıcaklık aralığı içindir. (a) Stratiform olarak işaretlenmiş buz bulutları için. (b) Konvektif bulutlar için.

    havalarinsesi.com/attachment/11521/


    Elde edilen IWC'ler, her bir bulut oluşumu tipi için bile, belirli bir sıcaklıkta sıcaklıkla güçlü bir artış ve geniş değişkenlik gösterir ( Şekil 2-9a, b ). Ortalama olarak, IWC'ler, özellikle yüksek sıcaklıklarda, yayılma aynı derecede geniş olmasına rağmen, yerinde gözlemlere göre daha büyüktür. En düşük sıcaklıklarda, ~ °85 ° C'de, yerinde gözlemlerden elde edilen IWC'lerin ( Şekil 2-9 )C-ICE dağılımından yaklaşık olarak daha düşük bir büyüklükte zirveye ulaştığı özellikle belirtilmelidir. Bu karşılaştırma, 2C-ICE ürününün, yerinde gözlemlerden gözlemlenen çok ince, alt görsel cirrusun önemli bir bölümünü kaçırdığını göstermektedir.


    Şekil2-10 , 10 ° C sıcaklık artışlarıyla −70 ° ila -30 ° C arasındaki sabit sıcaklıklar için IWC'nin enlemesine bağımlılığını türetmek için 2C-ICE ürününü kullanır. Birleştirilmiş tabakalaşma ve konvektif bulutlar için, en yüksek değerler ekvator bölgelerinde ve en düşük kutup bölgelerinde olmak üzere, medyan IWC'nin enleme bağımlılığı vardır( Şekil 2-10a ). Yalnızca konvektif bulutlar düşünüldüğünde, tropikal bölgelerde nispeten yüksek IWC'ler bulunan enleme çok daha güçlü bir bağımlılık not edilir( Şekil 2-11a ).

    havalarinsesi.com/attachment/11524/

    Enlemin bir işlevi olarak buzlu su içeriği, CloudSat 2C-ICE alma ürününden türetildiği gibi sıcaklığa göre bölünmüştür . Renkli çizgiler farklı sıcaklıkları temsil eder ve noktalı çizgiler −40 ° C'lik bir sıcaklık için ± 1 standart sapmadır. (üstte) Stratiform ve konvektif bulutlar. (alt) Konvektif bulutlar.

    havalarinsesi.com/attachment/11525/

    En yüksek sıcaklığı −43 ° C olan bir cirrus bulutu içindeki bir balonla taşınan sistemden toplanan buz kristali kopyalayıcı verilerini kullanarak, bir sirüs bulutu katmanında sirrus kristallerinin aşağı doğru büyümesinin resimli tasviri . Büyük kristaller yaklaşık 300 olan μ çapı m. Çizgiler, üç farklı cihazla ölçülen su doygunluğuna göre bağıl nemi gösterir ve dördüncü bir satır (RH i etiketli ), buza göre doygunluğa ve her seviyedeki sıcaklığa göre bağıl nemi gösterir.


    Cirrus buz kristali konsantrasyonları ve boyut dağılımları

    Birçok çalışmada, buz bulutlarındaki boyut dağılımları ölçülmüştür. Bununla birlikte, sirrus kristal konsantrasyonlarını bildiren daha önceki çalışmaların çoğu, prob uçlarındaki büyük kristal parçalanması nedeniyle küçük kristal konsantrasyonlarının yapay amplifikasyonunu dikkate almadı ve bu nedenle güvenilmezdir ve dikkatle kullanılmalıdır Yeniden tasarlanmış prob uçlarının ( 2011 ) kullanılmasıyla elde edilen veriler ve artefaktları ortadan kaldırmak için işleme algoritmaları kullananlar (2006 ) daha güvenilirdir. Her ne kadar (2014)Buz bulutlar ölçümlerinden elde edilen daha yüksek dereceden dakika anlamlı ölçüde çap için toplam konsantrasyonu ve boyut dağılımları gibi düşük düzey anlar göre, parçalanması ile miktarlarda önyargılı değildir göstermiştir D <200 μ yıkıcı veya için düzeltmeler kullanımı olmadığını, m yeniden tasarlanan prob uçları şüphelidir. Ölçüm sorunları ve belirsizliklerin tam bir tartışması.


    Buz kristali boyutları genellikle bir sirüs bulutu katmanında (Şekil 2-11 ) ve sıcaklık arttıkça ( Şekil 2-12) aşağı doğru artar . PSD, gama işlevlerine veya üstel işlevlere iyi uyuyor gibi görünmektedir (örneğin,1958 1988 ;2002 2004 2007 2009 , 2013 2010 2014 ). Cirrus toplam buz konsantrasyonları genellikle 5–500 L −1 aralığına düşer.artan sıcaklıkla birlikte kademeli bir düşüş kaydedildi. Konvektif bölgelerde (−40 ° C'nin altındaki sıcaklıklar) ve sirrus örslerinde ve çok daha büyük konsantrasyonların gözlemlendiği güçlü yükselişlerden kaynaklanan diğer durumlarda istisnalar belirtilmiştir (2009 ). Ortalama olarak, boyut dağılımları sıcaklıkla genişler, bulutlarda daha büyük ve daha çok sayıda parçacık gözlemlenir, bunlar konveksiyonla ilişkilendirilir veya araştırma uçağındaki sıvı su algılama sondalarından belirlendiği gibi buzullaşan sıvı su bölgelerinden (sıvı kökenli) kaynaklanır ( Şekil 2-12a ) veya geriye doğru yörüngelerin analizinden ( Şekil 2-12b)). Sirüs oluşturan yukarı yönlü hareketlerin nispeten zayıf olduğu tabakalı sirüs bölgelerinde, en büyük partiküller yine de 1 mm veya daha fazla olabilir. Bu sirrus bulutları, uzun zamandır dağılmış olan, ancak daha büyük parçacıklar için bir eğilim gösteren konveksiyon kalıntıları olabilir[ Şekil 2-12a'daki Üst Troposfer ve Aşağı Stratosfer (İZCİ) ile Stratosferik-İklim Bağlantıları bölgesi , alt panel]. Ölçülen PSD'deki en büyük partikül boyutu , -86 ° ile -40 ° C sıcaklık aralığında yaklaşık 50 μm'den 1 mm'nin üzerine çıkar.


    havalarinsesi.com/attachment/11526/

    Çöp kutusu genişliği ile normalize edilmiş boyut silosu başına ölçülen konsantrasyonlar formundaki Cirrus ice PSD, sirrus bulutu oluşturma sıcaklıklarına karşılık gelen belirtilen sıcaklık aralıklarında ortalaması alınır. PSD, (a) (2013) ve (b) (2016) . (üst) (a) ve (b) 'deki PSD, katman kaldırılarak in situ oluşan sirrus bulutlarından gelir; (alt) (a) 'daki PSD, derin konveksiyonla oluşturulan ancak bozulmuş ve sıvı su içermeyen sirrus bulutlarından ve (b)' deki karışık fazlı bulutlardan kaynaklanan ancak sıvı su içermeyen (sıvı kaynaklı) kalın sirrus bulutlarıdır.



    Türetilmiş gama dağılımlarının parametrelerinin verilere uymak için kullanılan algoritmaya bağlı olabileceğini gösterdi. Parametrelerin uyum algoritmalarına bağımlılığını, uyum algoritmalarının izin verdiği tolerans üzerindeki parametrelere duyarlılık yoluyla açıkladılar, yani PSD'leri karakterize etmek için gama uydurma parametrelerinin faz uzayında eşit derecede gerçekleştirilebilir bir çözüm hacmine ihtiyaç duyulmaktadır. Hem uyum parametrelerinin birbirine bağımlılığını hem de ölçülen PSD'lerin istatistiksel belirsizliğini hesaba katarak bu hacimleri oluşturmak için bir teknik türetmişlerdir. (2015)Cirrus'taki Küçük Parçacıklar (SPARTICUS) deneyi sırasında Oklahoma üzerinde ölçülen PSD'lerin sıcaklık ve bulut oluşum mekanizmasına göre nasıl değiştiğini incelemek için bu tekniği kullandı, ayrıca PSD'leri karakterize etmek için bazen çok modlu dağılımlara ihtiyaç olduğunu gösterdi( Şekil 2-13 ). Mitchell ve arkadaşlarının önceki çalışmaları ile tutarlıdır. (1996) ve (2010) , daha küçük modun buhar difüzyonu veya homojen çekirdeklenme ile büyüyen partiküllere karşılık geldiğini, daha büyük moddaki partiküllerin difüzyon ve agregasyon yoluyla büyüdüğünü varsaydılar. SPARTICUS PSD ile Heymsfield ve diğerleri tarafından ölçülenler arasındaki farklar . (2013) ve diğerleri tarafından ölçülen tropikal cirrus'taki farklı coğrafi konumlarla veya daha zayıf yükselişlerle ilişkilendirilebilir . (2013) . Bu, cirrus özelliklerinin kontrollerini daha iyi anlamak ve normalleştirilmiş PSD'nin bu tür değişikliklere daha az duyarlı olup olmadığını incelemek için ölçülen PSD'yi sıcaklık, konum, oluşum mekanizması, yukarı yönlü kuvvet, aerosol konsantrasyonu ve diğer çevresel koşullara göre katmanlaştırmak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu göstermektedir

    havalarinsesi.com/attachment/11527/


    (A) (e) T <−54 ° C, (b) (f) −54 ° olduğunda SPARTICUS alan programı sırasında tüm (sol) sinoptik ve (sağ) konvektif sirüs için N ( D ) (%) normalize dağılımı < T <−47 ° C, (c) (g) −47 ° < T <−40 ° C ve (d) (h) T > −40 ° C, (2015) . Düz siyah yatay çizgi medyanı gösterir; Kesikli çizgiler N ( D ) ' nin 10. ve 90. yüzdelik dilimlerini göstermektedir . Düz renkli çizgiler (2013) eğriler. Düz dikey siyah çizgi, birinci ve ikinci modlar arasındaki sınırın ortalama konumunu gösterir. Renkler normalleştirilmiş frekansı temsil eder.


    "La ilahe İllallah muhammeden resulullah"

    "Allahümme salli ala seyyidinâ Muhammedin ve ala ali seyyidina Muhammed"

    "Eşhedü en la ilahe illallah ve eşhedü enne Muhammeden abdühü ve resulühü"