Project

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Relevance of biological particles in atmospheric ice formation at moderate supercooling

Applicant Conen Franz
Number 169620
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für Umweltgeowissenschaften Universität Basel
Institution of higher education University of Basel - BS
Main discipline Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Start/End 01.04.2017 - 31.03.2020
Approved amount 220'348.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Meteorology

Keywords (5)

Arctic; mixed phase cloud; Jungfraujoch; primary biological aerosol particles; ice nucleation

Lay Summary (German)

Lead
Die meisten Niederschläge über Kontinenten beginnen mit der Eisbildung in Wolken. Welche Rolle dabei biologische Eiskeime spielen ist eine offene Frage.
Lay summary

Biologische Eiskeime katalysieren die Eisbildung bei Temperaturen > -15 °C. Der direkte Nachweis, dass sie dadurch die Niederschlagsbildung vorantreiben, steht allerdings noch aus. Das liegt vor allem an experimentellen Herausforderungen, die mit den typischerweise sehr kleinen Eiskeim-Konzentrationen in der Atmosphäre zusammenhängen. In diesem Projekt wenden wir zwei neuartige Vorgehensweisen an, um den vermuteten kausalen Zusammenhang zwischen biologischen Eiskeimen und der Niederschlagsbildung bei Temperaturen > -15 °C zu überprüfen. Die eine Vorgehensweise besteht in der Durchführung von Messkampagnen auf der Höhenforschungsstation Jungfraujoch. Dort werden wir Wolkentröpfchen und Eiskristalle aus gemischt-phasigen Wolken sammeln und die darin jeweils enthaltenen Eiskeime (> -15 °C) analysieren, sowie deren Gefrierspektren vergleichen. Das zweite Experiment beinhaltet Messkampagnen im Norden Norwegens. Dort werden wir versuchen, anhand morphologischer Merkmale, den Weg biologischer Eiskeime von ihren Quellen in verschiedenen Ökosystemen über die bodennahen Luftschichten bis in Eiskristalle auf Wolkehöhe zu verfolgen. Beide Experimente haben das Potenzial, direkt zu zeigen, ob biologische Eiskeime eine Rolle bei der Niederschlagsbildung spielen oder nicht.

Direct link to Lay Summary Last update: 02.03.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
140228 Biological ice nucleators at tropospheric cloud height 01.09.2012 Project funding (Div. I-III)
159194 Biological ice nucleators at tropospheric cloud height (4th year) 01.09.2015 Project funding (Div. I-III)

Abstract

Most precipitation over continents begins with ice formation in clouds. Biological ice nucleating particles (INPs) probably dominate ice formation at moderate supercooling (> -15 °C), but direct evidence is extremely limited because of experimental challenges related to small INP number concentrations. Here, we propose two novel experiments to solve the issue. One includes three campaigns, four weeks each, at the high-altitude research station Jungfraujoch to sample and analyse cloud droplets and snow, account for riming and analyse normalised differential freezing spectra. The second experiment, including two four-week campaigns in northern Norway, will trace abundance and morphology of INPs from decaying leaf litter through the boundary layer to depositing ice crystals at cloud height. Both experiments have the potential to directly show whether biological particles play a relevant role in cloud ice formation or not.
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