| 1. Identificação | ||||||||||
| Tipo de Referência | Tese ou Dissertação (Thesis) | |||||||||
| Site | mtc-m21c.sid.inpe.br | |||||||||
| Código do Detentor | isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S | |||||||||
| Identificador | 8JMKD3MGP3W34R/43FSLES | |||||||||
| Repositório | sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/10.27.17.28 | |||||||||
| Última Atualização | 2021:04.30.15.07.27 (UTC) simone | |||||||||
| Repositório de Metadados | sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/10.27.17.28.58 | |||||||||
| Última Atualização dos Metadados | 2022:04.03.22.30.08 (UTC) administrator | |||||||||
| Chave Secundária | INPE-18387-TDI/3045 | |||||||||
| Chave de Citação | HernándezPardo:2021:ReWaMi | |||||||||
| Título | On the representation of warm-phase microphysical processes in numerical simulations of cumulus clouds  | |||||||||
| Título Alternativo | Análise da representação dos processos de microfísica de nuvens correspondentes à fase quente em simulações numéricas de nuvens cumulus | |||||||||
| Curso | MET-MET-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR | |||||||||
| Ano | 2021 | |||||||||
| Data | 2020-11-19 | |||||||||
| Data de Acesso | 25 abr. 2024 | |||||||||
| Tipo da Tese | Tese (Doutorado em Meteorologia) | |||||||||
| Tipo Secundário | TDI | |||||||||
| Número de Páginas | 135 | |||||||||
| Número de Arquivos | 1 | |||||||||
| Tamanho | 20339 KiB | |||||||||
| 2. Contextualização | ||||||||||
| Autor | Hernández Pardo, Lianet | |||||||||
| Banca | Sapucci, Luiz Fernando (presidente) Machado, Luiz Augusto Toledo (orientador) Vendrasco, Éder Paulo Morrison, Hugh Pöhlker, Mira | |||||||||
| Endereço de e-Mail | lhpardo90@gmail.com | |||||||||
| Universidade | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) | |||||||||
| Cidade | São José dos Campos | |||||||||
| Histórico (UTC) | 2020-10-27 17:28:58 :: lianet.pardo@inpe.br -> pubtc@inpe.br :: 2020-11-03 13:10:06 :: pubtc@inpe.br -> lianet.pardo@inpe.br :: 2021-01-09 12:22:29 :: lianet.pardo@inpe.br -> pubtc@inpe.br :: 2021-01-21 11:58:39 :: pubtc@inpe.br -> lianet.pardo@inpe.br :: 2021-01-21 14:48:29 :: lianet.pardo@inpe.br -> pubtc@inpe.br :: 2021-04-28 17:25:59 :: pubtc@inpe.br -> simone :: 2021-04-28 17:46:02 :: simone :: -> 2021 2021-04-30 16:57:41 :: simone -> administrator :: 2021 2022-04-03 22:30:08 :: administrator -> :: 2021 | |||||||||
| 3. Conteúdo e estrutura | ||||||||||
| É a matriz ou uma cópia? | é a matriz | |||||||||
| Estágio do Conteúdo | concluido | |||||||||
| Transferível | 1 | |||||||||
| Palavras-Chave | cloud microphysical processes microphysics parameterizations convective clouds aerosol-cloud-precipitation interactions droplet size distributions processos de microfísica de nuvens parametrizações de microfísica de nuvens nuvens convectivas interações aerossóis-nuvens-precipitação distribuição de tamanho de gotas | |||||||||
| Resumo | This research analyzes the role of microphysical processes in the evolution of convective clouds, with emphasis on their representation in atmospheric models, taking advantage of in-situ measurements obtained as part of the ACRIDICON-CHUVA field campaign near the Amazon basin. Firstly, cloud sensitivities to changes in aerosol properties, such as total number concentration (Na), size distribution and composition, are explored. This analysis focuses on the droplet number concentration and effective diameter at the top of a shallow cumulus simulated with a bin-microphysics single-column model, for initial conditions typical of the Amazonian region. The impact of considering bin versus bulk aerosol size distributions is evaluated, in order to investigate the influence of entrainment and activation scavenging on the derived sensitivities. It is shown that the evolution of cloud-top droplet size distributions (DSDs) is generally very sensitive to changes in aerosol parameters, but the sign and absolute value of this sensitivity depends on the position within the multidimensional aerosol parameter space considered, as well as on the treatment of entrainment and aerosol scavenging. Following, idealized two- and three-dimensional Weather Research and Forecasting model simulations of an isolated warm cumulus cloud were performed to assess the role of DSD broadening mechanisms in bin microphysics parameterizations. As expected, collision-coalescence is a key process broadening the modeled DSDs. In-cloud droplet activation also contributes substantially to DSD broadening, whereas evaporation has only a minor effect and sedimentation has little effect. Cloud dilution (mixing of cloud-free and cloudy air) also broadens the DSDs considerably, whether or not it is accompanied by evaporation. Artificial broadening from vertical numerical diffusion appears to be relatively unimportant overall for these cumulus simulations. Finally, the spatial distribution of DSD relative dispersion () within observed and modeled convective clouds is analyzed, taking into account changes in Na. The spatial distribution of DSD shape in aircraft measurements of growing cumuli near the Amazon basin shows distinctive patterns depending on the aerosol loading. In cleaner clouds (Na < 900 cm−3), varies between 0.1 and 0.6, overall being inversely related to the ratio of the cloud water content (qc) and the adiabatic water content (qa). In polluted clouds (Na > 2000 cm−3), generally has values in the range 0.25 − 0.45, with no evident dependence on either height above cloud base or qc/qa. Bin-microphysics numerical simulations confirm that these contrasting behaviors are associated with the predominance of collision-coalescence in cleaner clouds, and in-cloud droplet activation in polluted ones. These findings can be useful for parameterizations of the shape parameter (μ) of droplet gamma size distributions in bulk-microphysics cloud-resolving models. It is shown that emulating the observed μ−qc/qa relationship improves the estimation of the collision-coalescence rate in bulk microphysics simulations. RESUMO: Esta pesquisa analisa o papel dos processos de microfísica na evolução das nuvens convectivas, com ênfase na sua representação em modelos atmosféricos, usando observações do experimento ACRIDICON-CHUVA na Amazônia. Em primeiro lugar, é explorada a sensibilidade das nuvens a mudanças nas propriedades dos aerossóis, como concentração (Na), distribuição de tamanho e composição. Esta análise está focada na concentração total e o diâmetro efetivo das gotículas no topo de cumulus rasos simulados com um modelo 1D usando um esquema de microfísica bin, para condições iniciais tipicas da Amazônia. É avaliado o impacto de considerar enfoques bin ou bulk para as distribuições de tamanho dos aerossóis, com o objetivo de investigar a influência do entranhamento e a ativação nas sensibilidades obtidas. Mostra-se que a evolução da distribuição de tamanho de gotas (DSD) é geralmente muito sensível a mudanças nos parâmetros dos aerossóis, mas o sinal e o valor absoluto da sensibilidade depende da posição considerada no espaço multidimensional dos parâmetros dos aerossóis, assim como do tratamento do entranhamento e do remoção de aerossóis por ativação. Seguidamente, são utilizadas simulações idealizadas de cumulus rasos em 2D e 3D com o modelo Weather Research and Forecasting para estudar o papel dos processos que intervem no alargamento das DSDs em parametrizações de microfísica bin. Como esperado, a colisão-coalescência é um processo chave no alargamento das DSDs no modelo. A ativação de gotas no interior das nuvens também contribui significativamente para o alargamento das DSDs, enquanto a evaporação tem um efeito menor e a influência da sedimentação é negligenciável. A diluição da nuvem (mistura com o ar na vizinhança) também alarga as DSDs consideravelmente, independentemente da ocorrência de evaporação. O alargamento artificial das DSDs devido à difusão numérica na direção vertical tem relativamente pouca importância em geral nessas simulações. Finalmente, analisa-se a distribuição espacial da dispersão relativa das DSDs () em nuvens convectivas observadas e simuladas, levando em conta mudanças em Na. A distribuição espacial da forma das DSDs em medições diretas de cumulus em crescimento na Amazônia contém padrões distintivos dependendo do conteúdo de aerossóis. Em nuvens limpas (Na < 900 cm−3), varia entre 0.1 e 0.6, dependendo principalmente razão entre o conteúdo de água de nuvem (qc) e conteúdo de água líquida adiabático (qa). Em nuvens poluídas (Na > 2000 cm−3), generalmente toma valores no intervalo 0.25 − 0.45, e é praticamente independente da altura acima da base na nuvem e de qc/qa. Simulações com o esquema de microfísica bin confirmam que estes comportamentos contrastantes estão associados à predominância de colisão-coalescência em nuvens limpas, e ativação de gotas no interior de nuvens poluídas. Estes resultados podem ser úteis para parametrizar o parâmetro de forma (μ) de distribuições gama de tamanho de gotas em esquemas de microfísica do tipo bulk em modelos de nuvem resolvida. É mostrado que a inclusão da relação μ−qc/qa de acordo com as observações melhora a estimativa da colisão-coalescência em simulações de microfísica bulk. | |||||||||
| Área | MET | |||||||||
| Arranjo 1 | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção pgr ATUAIS > MET > On the representation... | |||||||||
| Arranjo 2 | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção a partir de 2021 > CGCT > On the representation... | |||||||||
| Conteúdo da Pasta doc | acessar | |||||||||
| Conteúdo da Pasta source |
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| Conteúdo da Pasta agreement |
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| 4. Condições de acesso e uso | ||||||||||
| URL dos dados | http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/43FSLES | |||||||||
| URL dos dados zipados | http://urlib.net/zip/8JMKD3MGP3W34R/43FSLES | |||||||||
| Idioma | en | |||||||||
| Arquivo Alvo | publicacao.pdf | |||||||||
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| Visibilidade | shown | |||||||||
| Licença de Direitos Autorais | urlib.net/www/2012/11.12.15.10 | |||||||||
| Permissão de Leitura | allow from all | |||||||||
| Permissão de Atualização | não transferida | |||||||||
| 5. Fontes relacionadas | ||||||||||
| Repositório Espelho | urlib.net/www/2017/11.22.19.04.03 | |||||||||
| Unidades Imediatamente Superiores | 8JMKD3MGPCW/3F35TRS 8JMKD3MGPCW/46KUATE | |||||||||
| Lista de Itens Citando | sid.inpe.br/bibdigital/2022/04.03.22.23 1 sid.inpe.br/bibdigital/2013/10.15.01.34 1 | |||||||||
| Acervo Hospedeiro | urlib.net/www/2017/11.22.19.04 | |||||||||
| 6. Notas | ||||||||||
| Campos Vazios | academicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype copyholder creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format group isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress readergroup resumeid rightsholder schedulinginformation secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype | |||||||||