Ice Nucleation in Cirrus Clouds: Anthropogenic Climate Forcing and Uncertainties
卷云中的冰核:人为气候强迫和不确定性
基本信息
- 批准号:1540954
- 负责人:
- 金额:$ 57.26万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-09-01 至 2021-02-28
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This research focuses on the use of a global chemistry/climate model to improve the modeling of ice formation in cirrus clouds. This research will better inform climate modelers about the causes of differences in model predictions of the effects of small particles (aerosol) in cirrus clouds. It will also provide a representation of aerosol and ice formation that is based on physical and chemical processes and broadly consistent with the field observations used to evaluate the model.The researchers hypothesize that a substantial fraction of ice formation in cirrus clouds is associated with secondary organic aerosols (SOA) and/or solid ammonium sulfate (NH4)2SO4 and that changes in these aerosols over time result in a significant climate forcing. The hypothesis will be tested using the Community Atmosphere Model (CAM5) climate model coupled to the IMPACT aerosol model. The IMPACT model ties the formation of SOA to the photochemical oxidation of volatile organic compounds (VOCs) based on a recently extended oxidation scheme. The researchers are in the process of extending the SOA formation framework to allow it to consider how the formation mechanism alters the size distribution of both primary organics and other aerosol species associated with SOA. In this research, they will explore several ways of parameterizing SOA nucleation. They will compare the changes in SOA formation and forcing in cirrus clouds using varying amounts of dust, sulfate, glassy organic aerosols (depending on the glass transition temperature of each SOA), and solid (NH4)2SO4. The model simulations will be compared with observations from recent measurement campaigns to identify which treatments of SOA formation, ice cloud nucleation, and updraft velocities are best able to reproduce the observations. This research will better inform the climate community of the causes of differences in model predictions of aerosol effects in cirrus clouds. The results of this research will aid in quantifying climate forcing by aerosols and help to inform policy makers of the possible role of aerosols in either heating or cooling climate through their action in nucleating ice crystals.
这项研究重点是使用全球化学/气候模型来改善卷云中冰形成的建模。 这项研究将更好地为气候建模者提供有关小颗粒(气溶胶)在卷云中影响的模型预测差异的原因。它还将提供基于物理和化学过程的气溶胶和冰形成的代表,并与用于评估模型的现场观察结果一致。研究人员假设,cirrus云中大量的冰层形成大部分与二级有机溶液(SOA)和/或硫酸含量硫酸盐(NH4)的二级有机溶液(SOA)2SO相关(NH4)2SO上,这些过程中的各个方面是这些变化。强迫。该假设将使用与冲击气溶胶模型相连的社区大气模型(CAM5)气候模型进行检验。 影响模型将SOA的形成与基于最近扩展的氧化方案的挥发性有机化合物(VOC)的光化学氧化。 研究人员正在扩展SOA形成框架,以允许其考虑形成机制如何改变主要有机物和其他与SOA相关的气溶胶物种的尺寸分布。在这项研究中,他们将探索几种参数化SOA成核的方式。他们将使用不同量的灰尘,硫酸盐,玻璃状有机气溶胶(取决于每个SOA的玻璃过渡温度)和固体(NH4)2SO4进行比较SOA形成和强迫在卷云中的变化。将将模型模拟与最近的测量运动中的观察结果进行比较,以确定SOA形成,冰云成核和上升气流速度的哪些处理方法最好能够再现观测值。 这项研究将更好地告知气候社区的原因是卷云中气雾效应的模型预测差异的原因。 这项研究的结果将有助于量化气溶胶的气候强迫,并有助于告知决策者通过其在成核冰晶中的作用,气溶胶在加热或冷却气候中的作用。
项目成果
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