Les chondrites carbonées (CCs) sont des objets primitifs accrétés lors de la formation du Système Solaire. Composées en grande partie de chondres, de matrice et d’inclusions réfractaires, elles ont enregistré les hétérogénéités chimiques, isotopiques et minéralogiques de la nébuleuse solaire. Contrairement aux autres classes de chondrites, la grande majorité des CCs sont primitives (types pétrologiques 1 à 3). Elles n’ont donc pas subi de métamorphisme important sur leur corps parent. Toutefois, un groupe de CCs, les CKs, montre un métamorphisme thermique intense (types pétrologiques 4 à 6). Ces chondrites sont caractérisées par des matrices recristallisées, des olivines équilibrées à ∼Fa31, un degré d’oxydation important (olivines riches en NiO, rapport métal/magnétite proche de zéro), des teneurs en éléments réfractaires lithophiles intermédiaires aux CVs et aux COs, ou encore des compositions isotopiques en oxygène se situant dans le champ défini par les CVs et les COs. Les CKs ont été peu étudiées jusqu’au début des années 90, car peu nombreuses (seulement 210 classifiées au 6 décembre 2011) et de petite taille (masse médiane ∼33,5g). Leurs compositions isotopiques et chimiques laissent supposer l’existence d’un lien génétique avec les CV3. Les découvertes récentes de nouvelles CKs depuis 1990, et notamment de CK3 par le biais de collectes systématiques au Sahara et en Antarctique, permettent l’étude détaillée de l’évolution métamorphique des CKs, notamment à la transition 3–4. Ce travail a pour but de caractériser les conditions dans lesquelles s’est déroulé cet épisode métamorphique, et grâce à l’observation de plusieurs CK3–4, d’étudier la relation CV-CK. La caractérisation détaillée de l’évolution métamorphique de 19 CKs dont 5 CK3 a permis de confirmer que les différences observées entre les divers composants chondritiques (abondance, minéralogie, texture) des CVs et des CKs peuvent être expliquées par un épisode thermique secondaire de HT-BP (∼300–650°C) en conditions oxydantes (∼NNO). De plus, l’analyse de profils de diffusions dans les chondres des CKs indique des durées de métamorphisme intermédiaires à celles communément invoquées pour du choc (de quelques secondes à quelques jours) et pour la désintégration d’éléments à courte durée de vie (plusieurs millions d’années). Une série d’expériences réalisées en four 1 atmosphère avec contrôle de la fugacité d’oxygène nous a permis de reproduire les textures caractéristiques des CKs et d’obtenir une teneur en fer d’équilibre des olivines des CVs, valeur proche de celle mesurée dans les CKs. Cela semble donc confirmer que les CKs sont des CVs rééquilibrées. Par conséquent, la classification actuelle de ces chondrites en deux groupes distincts devrait être modifiée afin de rendre compte de l’existence de cette série métamorphique CV-CK continue. Nous proposons de considérer le chauffage radiatif comme cause possible du métamorphisme des CKs. Un modèle numérique nous a permis de confirmer que des météoroïdes carbonés avec des périhélies situés entre 0,07 et 0,15 UA peuvent être chauffés à des températures pouvant aller jusqu’à 780°C. Les tailles pré-atmosphériques estimées pour les CV-CK (de quelques centimètres à 2,5 mètres) sont compatibles avec ce type de processus. La fragmentation d’un corps parent homogène de type CV (possiblement l’astéroïde à l’origine de la famille d’Eos) pourrait former des météoroïdes qui, sous l’effet de phénomènes de résonances, seraient redirigés vers l’intérieur du Système Solaire et pourraient ainsi être métamorphisés par chauffage radiatif. Ce type de processus thermique secondaire n’étant efficace que pour de petits fragments d’astéroïdes, il ne doit pas être considéré comme un processus corps-parent stricto sensu. / Carbonaceous chondrites (CCs) are primitive objects accreted during the earliest stage of the Solar System formation. Mainly composed of chondrules, matrix and refractory inclusions, CCs recorded chemical, isotopic and mineralogical heterogeneities of the solar nebula. Unlike other chondrite classes, most CCs are primitive (petrologic types 1 to 3), i.e., they have not been affected by thermal parent-body processes. However, CK chondrites suffered an intense metamorphism (petrologic types 4 to 6). The CK group is characterized by recrystallized matrices, equilibrated olivines (∼Fa31), a high level of oxidation (Ni-rich olivines, metal/magnetite ratio close to zero), low contents of refractory inclusions, refractory lithophile abundances intermediate between CV and CO groups, and oxygen isotope compositions overlapping the CV and CO groups. CKs have been poorly studied until the 1990’s, in part due to the small number of classified samples (210 as of December 6th, 2011), and their small masses (median mass∼33.5g). Isotopic and major element compositions support a genetic link with CV3s. Since1990, recent discoveries of CKs, in particular of CK3s recovered by systematic Antarctic and Saharan collects, allow a detailed study of the CK metamorphic evolution, especially at the 3–4 transition. The objective of this study is the characterization of the conditions of metamorphism of CKs, and through analyses of several CK3–4 samples, the study of the CV-CK relationship. The detailed characterization of the metamorphic evolution of 19 CKs, including 5 CK3, confirms that observed differences between chondritic components in CVs and CKs (abundance, mineralogy, texture) can be explained by a secondary HT-BP thermal process (∼300–650°C) under oxidizing conditions (∼NNO). Moreover, durations of metamorphism obtained by the analysis of diffusion profiles in CK chondrules are intermediate between those commonly admitted for shock (few seconds to several days) and for short-lived radionuclides decay (several million years). An experimental study, using a 1-atmosphere furnace with controlled oxygen fugacity, provides additional arguments for the CV-CK relationship. We reproduced characteristic CK textures and obtained olivine iron contents of equilibrated CVs close to those measured in CKs. These experiments confirm that CKs can be considered as reequilibrated CVs. Thus, the current classification of CVs and CKs in two distinct groups should be modified in order to account for the existence of the CV-CK continuous metamorphic series from type 3 to 6. We propose to consider radiative heating as a possible cause of metamorphism for CKs. Numerical thermal modeling indicates that carbonaceous meteoroids with low perihelia (between 0.07 and 0.15 AU) can be heated at temperatures up to 780°C. Pre-atmospheric sizes estimated for CVs and CKs (from a few centimeters to 2.5 meters) support this thermal process. Fragmentation of an homogeneous CV-type parent body (possibly the parent asteroid at the origin of the Eos family) could be the source of meteoroids which, due to resonances, move toward the Sun and thus be metamorphosed by radiative heating. This secondary thermal process, affecting only small asteroid fragments, should not be considered as a parent-body process in the sense that it did not occur on the asteroid before its disruption.

Die aktuell beobachteten, drastischen Veränderungen in der Arktis, die auch als Effekt der Arktische Verstärkung bekannt sind, sind das Ergebnis eines komplexen Systems regionaler und überregionaler Prozesse und Rückkopplungsmechanismen. Die Komplexität der Wolkenprozesse in einer Region, in der häufig Wolken auftreten, unterstreicht die Notwendigkeit, mehrdeutige Modellierungsergebnisse mit Hilfe von Messungen zu validieren. Insbesondere die atmosphärische Grenzschicht (ABL) und die Erdoberfläche werden durch Strahlungsenergiequellen und -senken in verschiedenen Höhen beeinflusst, weshalb Vertikalmessungen erforderlich sind. Diese Dissertation befasst sich mit der Analyse ballongetragener in-situ Profilmessungen der Strahlung im thermischen Infrarot (TIR), um allgemeine Merkmale der vertikalen Struktur des Strahlungsfeldes der Arktischen Grenzschicht zu identifizieren und zu untersuchen, wie sich die Strahlungsprofile entwickeln und mit den anderen Parametern der Grenzschicht zusammenhängen. In-situ Messungen atmosphärischer Parameter in der arktischen ABL wurden mit dem Fesselballonsystem BELUGA (“Balloon-bornE moduLar Utility for profilinG the lower Atmosphere”) während drei Feldkampagnen durchgeführt: im Sommer 2020 während der “Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate” Expedition (MOSAiC) und im Herbst 2021 und im Frühjahr 2022 in Ny-Ålesund (Svalbard). Die Vertikalprofile der TIR-Bestrahlungsstärke wurden von einer speziell angefertigten, auf Strahlungsmessungen spezialiserten Nutzlast für BELUGA beobachtet, und die Strahlungsheizrate wurde abgeleitet. Die Beobachtungen wurden dann mit einem Strahlungstransportmodell abgeglichen. Die insgesamt 70 ballongetragene Profile wurden anhand des Zustands der Atmosphäre in vier Hauptkategorien eingeteilt: wolkenlos, niedrige flüssig-keitstragende Wolken, hohe flüssigkeitstragende Wolken und hohe Eiswolken. Die mittleren Vertikalrofile für diese Fälle wurden abgeleitet, um die allgemeinen Merkmale der TIR-Strahlungsprofile in der arktischen ABL zu charakterisieren. Fälle mit wolkenloser Atmosphäre sind durch ein stark negatives Oberflächen-TIR-Strahlungsbudget gekennzeichnet, mit einer schwachen, aber ziemlich homogenen Strahlungskühlung von etwa -2 Kday-1 über die gesamte ABL-Säule. Das Vorhandensein von Flüssigwasserwolken verändert die TIR-Nettostrahlungsstärke an der Erdoberfläche erheblich, mit Werten nahe 0 Wm-2. An der Wolkenoberkante zeigen niedrige Flüssigwasserwolken eine starke Abkühlung im TIR, mit Messwerten von bis zu -80 Kday-1. Diese Abkühlung ist für das Fortbestehen einer Wolke von grundlegender Bedeutung, da es die turbulente Durchmischung und den Lufteinschluss fördert. Bei hohen Flüssigwasserwolken findet die Abkühlung der Wolkenoberkante außerhalb der ABL statt. Jedoch gibt es einen Strah-lungseffekt durch diese Wolken, sowohl auf darunter liegende Wolken als auch auf die Erdoberfläche. Hohe Eiswolken zeigen eine schwächere Strahlungskühlung in der ABL, da Eis pro Masseneinheit nicht so effektiv ist wie flüssiges Wasser. Fallstudien wurde betrachtet, die alle BELUGA-Messungen umfassen und die thermodynamischen Bedingungen der ABL während verschiedener Wolkenbedingungen zeigen. Kombinationen von aufeinanderfolgenden Ballonflügen wurden verwendet um die Variation der TIR-Strahlungsprofile bei wechselnden Wolkenbedeckungsgraden zu erforschen und sie teilweise mit der Entwicklung der Thermodynamik von ABL in Verbindung zu bringen. Die Bedeutung bewölkter Luftmassen für den Strahlungshaushalt wurde untersucht, wobei sich zeigte, dass je nach dem absoluten Temperaturunterschied zwischen der Wolkenbasis und der Erdoberfläche eine Strahlungserwärmung (-kühlung) an der Wolkenbasis und eine Strahlungskühlung (-erwärmung) an der Erdoberfläche zu erwarten ist.:Contents 1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 Clouds in the Arctic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 Arctic Amplification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2 Occurrence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.3 Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.4 Radiative forcing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 In situ observations of Arctic clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Objectives and outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1 Atmospheric radiative quantities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 Cloud microphysical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 Cloud optical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3 Instruments, data and methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.1 Tethered balloon system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2 Broadband radiation package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2.1 Data acquisition and technical validation . . . . . . . . . . . 19 3.2.2 Uncertainty of measurements of irradiance . . . . . . . . . . . 22 3.2.3 Radiative temperature tendency . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3 Video ice particle sampler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.4 Additional data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4.1 Surface radiation measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4.2 Radiosonde profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.3 Cloud properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.5 Radiative transfer simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.1 Model setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.2 Temperature and humidity profiles . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.3 Clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4 Field campaigns overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.1 MOSAiC - summer 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.1.1 Site overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.1.2 Synoptics conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.1.3 Clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.1.4 Balloon operations and data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2 Ny-˚Alesund - autumn 2021 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.2.1 Site overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.2.2 Synoptic conditions and clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.2.3 Balloon operations and data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.3 Ny-˚Alesund - spring 2022 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.1 Synoptic conditions and clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.2 Balloon operations and data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5 Statistical evaluation of radiation profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5.1 Radiative states at the surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5.2 Classification of observed profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.3 Cloudless cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.4 Elevated ice clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.5 Low-level liquid-bearing clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.6 Elevated liquid-bearing clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6 States and transitions: case studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.1 Cloudless: 4 April 2022 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.2 Low-level liquid-bearing cloud: 13 July 2020 . . . . . . . . . . . . . 59 6.3 Dissipation of a low-level cloud: 30 September 2021 . . . . . . . . . 63 6.4 Elevated liquid-bearing cloud: 23 July 2020 . . . . . . . . . . . . . . 65 7 Radiative effect of cloudy air masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 7.1 Deriving profiles of cloud radiative effect . . . . . . . . . . . . . . . 69 7.2 Profile modulation by elevated clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7.2.1 Elevated ice cloud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7.2.2 Elevated liquid bearing cloud . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 7.3 Clouds in different air masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 7.3.1 Characterization of air mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 7.3.2 Temperature, clouds, and microphysics properties . . . . . . . 75 7.3.3 Net irradiance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 7.3.4 Radiative temperature tendency . . . . . . . . . . . . . . . . 78 8 Summary, conclusions, and outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 List of Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 List of Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 List of Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 List of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 List of Peer-Reviewed Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 List of Data Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 / The currently observed drastic changes in the Arctic and known as Arctic amplification are the result of a complex system of local and remote processes and feedback mechanisms. The complexity of cloud processes in a region where clouds are often present underlines the need to constrain ambiguous model results using observations. In particular, the atmospheric boundary layer (ABL) and the surface are affected by radiative energy sources and sinks at various altitudes, therefore measurements in the vertical dimension are needed. This dissertation analyzes in situ balloon-borne profile observations of thermal-infrared (TIR) radiation to identify some general features of the vertical structure of the radiative field of the Arctic ABL and to investigate how radiation profiles evolve and interact with the other ABL quantities. In situ measurements of atmospheric parameters in Arctic ABL were obtained using the tethered-balloon system BELUGA (Balloon-bornE moduLar Utility for profilinG the lower Atmosphere) during three field campaigns: in summer 2020 during the Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC) expedition, and in Ny-\AA lesund (Svalbard) in autumn 2021 and in spring 2022. Profiles of TIR irradiance were observed using a custom-made radiation payload, and radiative temperature tendency were derived. Observations were then matched using a radiative transfer model. A total of 70 balloon-borne profiles was sorted into four main categories based on the atmospheric states: cloudless, low-level liquid-bearing cloud, elevated liquid-bearing cloud, and elevated ice cloud. Average profiles for these cases were derived to characterize the general features of TIR radiation profiles in the Arctic ABL. Cloudless atmospheres are characterized by a strongly negative surface TIR radiation budget, with a weak but rather homogeneous radiative cooling of about -2 Kday-1 over the full ABL column. The presence of liquid-bearing clouds significantly modify the surface TIR net irradiance, with values close to 0 Wm-2. At cloud top, low-level liquid-bearing clouds present a strong TIR cooling, with observed values up to -80 Kday-1. This cooling is fundamental in maintaining the cloud, as it promotes turbulent mixing and entrainment. In elevated liquid-bearing clouds the cloud top cooling is located outside the ABL, but the radiative effect of the cloud is still present, impacting both any underlying cloud and the surface. Elevated ice clouds allow a weak radiative cooling in the ABL, as ice is not as effective as liquid water per unit of mass.Case studies were set up including the full suite of BELUGA measurements, and display the ABL thermodynamic conditions under different cloud conditions. Combinations of consecutive balloon flights were used to explore the variation of TIR radiation profiles under changing cloud covers and partially associating them with the evolution of ABL thermodynamics. The radiative importance of cloudy air masses was investigated, showing that depending on the absolute temperature difference between the base of the cloud and the surface, radiative warming (cooling) is expected at cloud base and radiative cooling (warming) is expected at the surface.:Contents 1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 Clouds in the Arctic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 Arctic Amplification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2 Occurrence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.3 Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.4 Radiative forcing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 In situ observations of Arctic clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Objectives and outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1 Atmospheric radiative quantities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 Cloud microphysical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 Cloud optical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3 Instruments, data and methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.1 Tethered balloon system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2 Broadband radiation package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2.1 Data acquisition and technical validation . . . . . . . . . . . 19 3.2.2 Uncertainty of measurements of irradiance . . . . . . . . . . . 22 3.2.3 Radiative temperature tendency . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3 Video ice particle sampler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.4 Additional data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4.1 Surface radiation measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4.2 Radiosonde profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.3 Cloud properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.5 Radiative transfer simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.1 Model setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.2 Temperature and humidity profiles . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.3 Clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4 Field campaigns overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.1 MOSAiC - summer 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.1.1 Site overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.1.2 Synoptics conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.1.3 Clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.1.4 Balloon operations and data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2 Ny-˚Alesund - autumn 2021 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.2.1 Site overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.2.2 Synoptic conditions and clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.2.3 Balloon operations and data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.3 Ny-˚Alesund - spring 2022 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.1 Synoptic conditions and clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.2 Balloon operations and data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5 Statistical evaluation of radiation profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5.1 Radiative states at the surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5.2 Classification of observed profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.3 Cloudless cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.4 Elevated ice clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.5 Low-level liquid-bearing clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.6 Elevated liquid-bearing clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6 States and transitions: case studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.1 Cloudless: 4 April 2022 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.2 Low-level liquid-bearing cloud: 13 July 2020 . . . . . . . . . . . . . 59 6.3 Dissipation of a low-level cloud: 30 September 2021 . . . . . . . . . 63 6.4 Elevated liquid-bearing cloud: 23 July 2020 . . . . . . . . . . . . . . 65 7 Radiative effect of cloudy air masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 7.1 Deriving profiles of cloud radiative effect . . . . . . . . . . . . . . . 69 7.2 Profile modulation by elevated clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7.2.1 Elevated ice cloud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7.2.2 Elevated liquid bearing cloud . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 7.3 Clouds in different air masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 7.3.1 Characterization of air mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 7.3.2 Temperature, clouds, and microphysics properties . . . . . . . 75 7.3.3 Net irradiance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 7.3.4 Radiative temperature tendency . . . . . . . . . . . . . . . . 78 8 Summary, conclusions, and outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 List of Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 List of Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 List of Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 List of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 List of Peer-Reviewed Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 List of Data Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117