Title
The impact of aerosols on regional climate
Author
ten Brink, H.M.
Weijers, E.P.
Boers, R.
Schaap, M.
Timmermans, R.
van Meijgaard, E.
Publication year
2012
Abstract
The magnitude of the regional first Aerosol Indirect forcing Effect (AIE) was addressed. This is the increase in reflectivity of clouds due to manmade aerosol. Two approaches were followed: 1) modelling using generic knowledge on the interaction of aerosol and cloud, and 2) an experimental study on the importance of a specific regional aerosol, viz. ammonium nitrate. 1) The Chemical Transport Model LOTOS-EUROS provided the aerosol field of anthropogenic sulphate and natural sea salt for Europe. Four different parameterisations were used to convert these concentration fields into fields of the number of Cloud Condensation Nuclei, which in turn was used to determine the cloud droplet effective radius. Different parameterisations gave rise to differences of up to 5 W m-2 in estimates for the AIE for Europe. An aerosol-cloud module was developed for the regional climate model RACMO2. The module was tested in an offline radiation module with a comprehensive set of measurements on cloud and aerosol parameters and surface radiative fluxes obtained at the meteo-tower of Cabauw. 2) The importance of the regional aerosol in cloud formation was studied. This was done in a large cloud chamber that allowed the use of a novel aerosol detection instrument developed in the project. It was found that the compound ammonium nitrate plays a major role in the cloud formation. Its origins are traffic and manure from agricultural origin. It has become the most abundant regional aerosol type and appears to be as active as the better known sulphate aerosol. This forms the basis of the parameterisation of its cloud forming properties.
Aërosolen zijn de grootste onbekende factor in de stralingsforcering van de aarde. Het meest belangrijke effect lijkt het Aërosol Indirect Effect (AIE) dat op verschillende wijzen de vorming en dynamica van wolken beïnvloedt. Wolken ontstaan door condensatie van waterdamp op aërosolen. Het aantal antropogene aërosoldeeltjes is in onze regio veel hoger dan het aantal natuurlijke deeltjes. Daardoor worden meer wolkendruppels gevormd, die meer zonlicht reflecteren en extra koelend werken. Dit is in het kort het zgn. eerste AIE. In het project is een aërosol-wolkenmodule ontwikkeld voor het regionale klimaatmodel RACMO om de respons van het (regionale) klimaat op het eerste AIE te berekenen. De antropogene aërosolen die voor de wolkenvorming van belang zijn ontstaan in de atmosfeer. De aerosol concentraties (sulfaat, nitraat) werden met een separaat chemisch model (LOTOS-EUROS) berekend. Het aantal wolkendruppels werd afgeleid uit deze concentraties d.m.v. bestaande parameterisaties voor de aërosol-wolken interactie. Het blijkt dat verschillende parameterisaties een onderling verschil geven dat even groot is als het regionale AIE zelf, hetgeen de onzekerheid in deze schattingen onderstreept. In Nederland en omgeving is ammoniumnitraat de belangrijkste component van aërosolen. Dit is een product van de emissies van de landbouw en het verkeer. In het project is experimenteel onderzoek verricht naar het belang van ammoniumnitraat voor de wolkenvorming. Dit gebeurde in een speciale grote wolkenkamer waarin metingen konden geschieden met de in dit project ontwikkelde (prototype) multipurpose aerosol meet-instrument, de MARGA-sizer. De lokale aërosolcomponent ammoniumnitraat blijkt over Nederland van even groot belang in het AIE als de sulfaataërosolen waarmee in IPCC berekeningen doorgaans rekening wordt gehouden.
To reference this document use:
http://resolver.tudelft.nl/uuid:58d2adb6-677a-4f94-9ed5-fd7f28d1beab
TNO identifier
847902
Report number
ECN-O--12-007
Publisher
ECN, Petten
Document type
other