Detaljerad information för diarienr  2018-01760  
 
 
Ämnesområde:
Beslutsdat:  2018-11-14
Namn:
Sotiropoulou, Georgia
Titel:  Doktor
Kön:  Kvinna
E-post: georgiasotiropoulou@live.com
Univ./Institution: Stockholms universitet - Meteorologiska institutionen
Projekttitel (sv): Förbättrad beskrivning av molnis i klimatmodeller
Projekttitel (eng): Improving cloud-ice representation in climate models
Värdhögskola:
SCB-klassificering: Klimatforskning, Meteorologi och atmosfärforskning
Beviljat (SEK):  
Beskrivning: Hur molnen ändras på grund av global uppvärmning och utsläpp av aerosolpartiklar avgör till stor del hur jordens klimat utvecklas. Molnens stora inverkan på klimatet beror på deras förmåga att påverka jordens energibalans, både genom att reflektera solstrålning och genom att fånga upp värmestrålning som kommer från jordens yta. Dessutom bestämmer molnens egenskaper hur nederbörd bildas, med en direkt påverkan på tillgången till färskvatten, och påverkat även indirekt andra processer som i sin tur påverkar klimatet.Så kallade bland-fas moln, moln där vattendroppar och iskristaller samexisterar, utgör en av de största osäkerheterna i dagens klimatmodeller. För att beskriva hur moln påverkar strålningen, måste vi kunna modellera molnens mikroskopiska egenskaper; fördelningen mellan vatten­droppar och iskristaller, dessas storlek och antal. För att bildas måste både droppar och kristaller börja med en kärna; en mikroskopisk aerosolpartikel. För vattendroppar kallas de kondensationskärnor ("cloud condensation nuclei", CCN) och för iskristaller iskärna ('ice nuclei", IN). Bildningen av iskristaller i moln är dock mångfalt mer komplicerad än bildningen av vattendroppar; vi förstår dessa processer dåligt. Observationer i bland-fas moln visar att koncentrationen av antalet bildade iskristaller är flera storleksordningar större än av IN. Det måste finnas andra hittills okända processer som snabbt kan bilda många nya iskristaller från enstaka som bildats då IN har aktiverats. Detta brukar kallas sekundär produktion av iskristaller ("secondary ice production", SIP). Fastän flera SIP-processer har föreslagits har vi dålig, i många fall ingen, kunskap om dessa, deras inbördes betydelse eller vad som styr dem. Därför saknas en väl underbyggd beskrivning av detta i dagens klimatmodeller.Vårt initiala fokus kommer vara på moln i Arktis, den mest klimatkänsliga regionen på jorden; där är bland-fas moln ett dominerande molnslag. Våra resultat kommer dock vara användbara för bland-fas moln även på lägre breddgrader. Vi kommer att undersöka och kvantifiera de olika föreslagna SIP-processerna, avgöra vilka som är viktiga för molnen i Arktis och utveckla sätt att beskriva dessa mikroskopiska processer i makroskopiska med grov spatial upplösning. Vi kommer börja med helt nya observationer från laboratoriemiljö, från Karlsruhe Institute of Technology; de första data där vi i detalj kan studera SIP-processer. De kommer att användas för att hålla olika modeller så nära verkligheten som möjligt. Vi kommer arbeta med två typer av modeller: (i) En så kallad "Lagrangian Parcel Model" (LPM), från Georgia Institute of Technology. I denna modell följer man ett luftpaket som rör sig i tre dimensioner; just denna innehåller en mycket detaljerad beskrivning av hur molndroppar och iskristaller bildas och utvecklas; (ii) En då kallad "Large Eddy Simulation" (LES), en modell som i detalj simulerar den turbulenta rörelsen i atmosfärens gränsskikt och ger både en realistisk beskrivning av hur luftpaket rör sig och en tredimensionell beskrivning av termodynamiken i atmosfären, på skalor likande de vi kan observera.Dessa detaljerade modeller är kraftfulla instrument för att utveckla enklare beskrivningar av komplicerade processer som kan användas i globala klimatmodeller, och vi kommer att använda dem för att beräkna den inbördes betydelsen av olika SIP-processer och dessas känslighet för olika parametrar, som molnens dynamik och termodynamik. Slutprodukten blir en beskrivning av dessa processer att använda i "Norwegian Earth System Model v2", en modern klimatmodell, och utvärdera resultaten mot observationer från fältexperiment. Slutligen skall klimatmodellen användas för att testa den nya beskrivningens känslighet för framtida utsläppsscenarios och effekten på framtida klimat.Denna forskning kommer leda till ett stort steg framåt för vår förståelse av isprocesser i moln, hur de beskrivs i klimatmodeller, och ytterst till en unik förståelse av molnens betydelse för framtida klimat. Genom att förbättra beskrivningen av dessa moln förväntar vi oss effekter på cirkulationsmönster och nederbörd, och därför även att detta kan bidra till mer ackurat klimatprognoser.