Die globale Verteilung von eisnukleierenden Partikeln und deren Auswirkungen auf Cirruswolken und Strahlung, abgeleitet aus globalen Modellsimulationen

Atmosphärische Aerosole können als eisnukleierende Partikel (INPs) fungieren und dadurch die Bildung sowie die mikrophysikalischen Eigenschaften von Cirruswolken beeinflussen. Das Wissen über die atmosphärische Verteilung von INPs ist jedoch noch begrenzt, und das Verständnis ihrer Klimaauswirkungen ist daher sehr unsicher. Wir führen Modellsimulationen mit einem globalen Aerosol-Klima-Modell durch, das mit einem Zwei-Moment-Wolkenmikrophysikschema und einer Parametrisierung für aerosol-induzierte Eisbildung in Cirruswolken gekoppelt ist, und präsentieren eine globale Klimatologie der INPs im Cirrus-Regime. Neben den weit verbreiteten mineralischen Staub- und Ruß-INPs umfasst diese Klimatologie auch kristallines Ammoniumsulfat und glasige organische Partikel. Die simulierten INP-Konzentrationen reichen von etwa 1 bis 100 L1 und stimmen gut mit in situ Beobachtungen und anderen globalen Studien überein. Unsere Modellergebnisse zeigen hohe Ammoniumsulfat-INP-Konzentrationen, während die Konzentrationen glasiger organischer INPs im Cirrus-Regime größtenteils gering sind. Durch die Kopplung der verschiedenen INP-Typen mit dem mikrophysikalischen Cirruswolken-Schema analysieren wir ihr Eisnukleationspotenzial unter Cirrus-Bedingungen und berücksichtigen mögliche Konkurrenzmechanismen zwischen verschiedenen INPs. Die resultierende radative Zwangskraft des gesamten INP-Cirrus-Effekts, unter Berücksichtigung des Unterschieds zwischen einer Simulation mit allen verschiedenen INP-Arten und einer Simulation mit rein homogener Kristallisation, wird mit 28 und 55 mW m2 simuliert, wobei von einem kleineren und einem größeren Eisnukleationspotenzial der INPs ausgegangen wird. Während die simulierte Auswirkung glasiger organischer INPs größtenteils gering und nicht signifikant ist, führen Ammoniumsulfat-INPs zu einem erheblichen radiativen Zwang, der nahezu so groß ist wie der kombinierte Effekt von mineralischen Staub- und Ruß-INPs. Unter der Annahme eines größeren Eisnukleationspotenzials der INPs wird der INP-Cirrus-Effekt aufgrund anthopogener INPs, unter Berücksichtigung des Unterschieds zwischen gegenwärtigen (2014) und vorindustriellen (1750) Bedingungen, mit 29 mW m2 simuliert.