The marine stratocumulus clouds are highly sensitive to aerosol perturbations.
In this study, we have explored the cloud susceptibility to aerosol using satellite
observation and multi-model simulations over the Southeast Pacific Ocean (SEP). The
climatology of satellite observation indicates that SEP is a relatively clean area with
low aerosol optical depth (AOD). The SEP is a region of marine stratocumulus deck
with cloud fraction (CF) reaching as high as 90% in many regions, with relatively low
(140 cm−3) cloud droplet number concentration (CDNC) over the marine environment,
and it increases as it moves towards the coast. The joint histogram analysis shows
that the AOD-CDNC relation shows positive sensitivity and a non-linear CDNC-LWP
(liquid water path) relationship; however, a negative sensitivity is dominant. The multimodel analysis shows that most models have a strong positive AOD-CDNC sensitivity, suggesting that the cloud albedo effect leads to net cooling. The general circulation models (GCM) reveal a negative radiative forcing (-0.28 to -1.36Wm−2) at the top of the atmosphere (TOA) when using the flux method. It supports the positive AODCDNC sensitivity and the resulting negative radiative forcing in GCMs. However, the CDNC-LWP shows a diverse relation in the models. In the GCMs, the effect of cloud microphysics is not considered while estimating the net radiative forcing. To include the effect of cloud microphysics in the radiative forcing estimates, we have proposed a statistical approach to calculate the net radiative forcing. The results show that the net radiative forcing is sensitive to the LWP change due to the aerosol perturbation. / Die marinen Stratocumulus-Wolken reagieren sehr empfindlich auf Aerosol-Störungen. In dieser Studie haben wir die Anfälligkeit der Wolken für Aerosol anhand von Satellitenbeobachtungen und Multi-Modellsimulationen über dem Südostpazifik (SEP) untersucht. Die Klimatologie der Satellitenbeobachtung zeigt, dass der SEP ein relativ sauberes Gebiet mit geringer Aerosol optischer Dicke (AOD) ist.
Der SEP ist eine Region mit mariner Stratocumulus-Decke mit einer Wolkbedeckungsgrad (CF), der in vielen Regionen bis zu 90% erreicht, mit einer relativ niedrigen (140 cm−3) Wolkentröpfchenanzahlkonzentration (CDNC) über der marinen Umgebung, und sie nimmt in Richtung Küste zu. Die gemeinsame Histogramm-Analyse zeigt, dass die AOD-CDNC-Beziehung eine positive Sensitivität und eine nicht-lineare CDNC-LWP-Beziehung (Flüssigwasserpfad) aufweist; allerdings ist eine negative Sensitivität vorherrschend. Die Multi-Modellanalyse zeigt, dass die meisten Modelle eine stark positive AOD-CDNC-Empfindlichkeit aufweisen, was darauf hindeutet, dass der Wolkenalbedo-Effekt eine Nettokühlung bewirkt. Die allgemeinen Zirkulationsmodelle (GCM) zeigen einen negativen Strahlungsantrieb (-0,28 bis -1,36Wm−2) am Oberrand der Atmosphäre (TOA), wenn die Flussmethode verwendet wird. Dies unterstützt die positive AOD-CDNC-Empfindlichkeit und den daraus resultierenden negativen Strahlungsantrieb in GCMs. Der CDNC-LWP zeigt jedoch unterschiedliche Abhängigkeiten in den Modellen. In den GCMs wird die Wirkung der Wolkenmikrophysik bei der Abschätzung des Netto-Strahlungsantriebs nicht berücksichtigt. Um die Auswirkungen der Wolkenmikrophysik auf den Strahlungsantrieb einzubeziehen, haben wir einen statistischen Ansatz zur Berechnung des Nettostrahlungsantriebs gewählt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Nettostrahlungsantrieb empfindlich auf die LWP-Änderung durch die Aerosolstörung reagiert.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:85688 |
| Date | 01 June 2023 |
| Creators | Sudhakar, Dipu, Quaas, Johannes |
| Publisher | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:article, info:eu-repo/semantics/article, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-855074, qucosa:85507 |
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