Published May 14, 2024 | Version v1
Publication Open

Freezing Nucleus Spectra for Hailstone Samples in China From Droplet Freezing Experiments

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. Fujian Normal University
  • 3. China Meteorological Administration
  • 4. Beijing Meteorological Bureau

Description

Abstract Ice nucleating particles (INPs) can be important for deep convective storms through affecting microphysical, thermodynamical, and radiative properties and precipitation. Since the mass of a hailstone is predominantly contributed by supercooled cloud droplets, INPs in supercooled cloud droplets during deep convective storms can be indicated from INPs in hailstones. In this study, hailstones are collected from eight deep convective cases in three regions of China, and immersion freezing INPs in hailstones are measured using droplet freezing experiments over a wide temperature range from −27.5°C to −4.0°C. INP concentrations can vary by 2–3 orders of magnitude, which is consistent with the result in a previous study on hailstones for the same eight cases that insoluble aerosol number concentrations in hailstones also have a variability of 2–3 orders of magnitude. Using the fitting method, three INP modes are suggested to be included for most hailstone samples, while one to two INP modes can be good enough for a couple of hailstone samples. Furthermore, the INPs for warmer mode are more heat‐sensitive, indicating possible existence of proteinaceous biological species.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن أن تكون جزيئات نواة الثلج التجريدية مهمة للعواصف الحملية العميقة من خلال التأثير على الخصائص الفيزيائية الدقيقة والديناميكية الحرارية والإشعاعية وهطول الأمطار. نظرًا لأن كتلة حجر البرد تساهم في الغالب بقطرات السحب فائقة التبريد، يمكن الإشارة إلى INPs في قطرات السحب فائقة التبريد أثناء العواصف الحملية العميقة من INPs في أحجار البرد. في هذه الدراسة، يتم جمع حصى البرد من ثماني حالات حمل حراري عميق في ثلاث مناطق من الصين، ويتم قياس تجمد الغمر في حصى البرد باستخدام تجارب تجميد القطرات على مدى درجة حرارة واسعة تتراوح من -27.5 درجة مئوية إلى -4.0 درجة مئوية. يمكن أن تختلف تركيزات INP بمقدار 2–3 درجات من الحجم، وهو ما يتفق مع النتيجة في دراسة سابقة على أحجار البرد لنفس الحالات الثماني التي يكون فيها لتركيزات عدد الأيروسول غير القابلة للذوبان في أحجار البرد أيضًا تباين من 2–3 درجات من الحجم. باستخدام طريقة التركيب، يُقترح تضمين ثلاثة أوضاع INP لمعظم عينات حجر البرد، في حين يمكن أن يكون وضع واحد إلى وضعين INP جيدًا بما يكفي لعينتين من حجر البرد. علاوة على ذلك، فإن INPs للوضع الأكثر دفئًا أكثر حساسية للحرارة، مما يشير إلى احتمال وجود أنواع بيولوجية بروتينية.

Translated Description (French)

Résumé Les particules de nucléation de la glace (INP) peuvent être importantes pour les tempêtes convectives profondes en affectant les propriétés microphysiques, thermodynamiques et radiatives et les précipitations. Étant donné que la masse d'un grêlon est principalement apportée par les gouttelettes de nuage surfondues, les INP dans les gouttelettes de nuage surfondues pendant les tempêtes convectives profondes peuvent être indiqués à partir des INP dans les grêlons. Dans cette étude, les grêlons sont collectés dans huit cas de convection profonde dans trois régions de Chine, et les INP de congélation par immersion dans les grêlons sont mesurés à l'aide d'expériences de congélation de gouttelettes sur une large plage de températures allant de − 27,5 °C à −4,0 °C. Les concentrations d'INP peuvent varier de 2 à 3 ordres de grandeur, ce qui est cohérent avec le résultat d'une étude précédente sur les grêlons pour les huit mêmes cas où les concentrations d'aérosols insolubles dans les grêlons ont également une variabilité de 2 à 3 ordres de grandeur. En utilisant la méthode d'ajustement, il est suggéré d'inclure trois modes INP pour la plupart des échantillons de grêlon, tandis qu'un à deux modes INP peuvent être suffisants pour quelques échantillons de grêlon. En outre, les INP pour le mode plus chaud sont plus sensibles à la chaleur, indiquant l'existence possible d'espèces biologiques protéiques.

Translated Description (Spanish)

Las partículas de nucleación de hielo (INP) pueden ser importantes para las tormentas convectivas profundas al afectar las propiedades microfísicas, termodinámicas y radiativas y la precipitación. Dado que la masa de una piedra de granizo es predominantemente aportada por gotas de nubes superenfriadas, los INP en gotas de nubes superenfriadas durante tormentas convectivas profundas se pueden indicar a partir de los INP en granizos. En este estudio, se recolectan granizo de ocho casos de convección profunda en tres regiones de China, y se miden los INP de congelación por inmersión en granizo utilizando experimentos de congelación de gotas en un amplio rango de temperatura de -27,5 °C a -4,0°C. Las concentraciones de INP pueden variar en 2–3 órdenes de magnitud, lo cual es consistente con el resultado de un estudio previo sobre granizo para los mismos ocho casos en que las concentraciones de número de aerosoles insolubles en granizo también tienen una variabilidad de 2–3 órdenes de magnitud. Usando el método de ajuste, se sugiere incluir tres modos INP para la mayoría de las muestras de granizo, mientras que uno o dos modos INP pueden ser lo suficientemente buenos para un par de muestras de granizo. Además, los INP para el modo más cálido son más sensiblesal calor, lo que indica la posible existencia de especies biológicas proteináceas.

Files

2023JD040505.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1c9be831d983cb545136ae87bbf17f70
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أطياف نواة التجميد لعينات حجر البرد في الصين من تجارب تجميد القطرات
Translated title (French)
La congélation des spectres de noyaux pour les échantillons de grêle en Chine à partir d'expériences de congélation de gouttelettes
Translated title (Spanish)
Congelación de espectros de núcleos para muestras de granizo en China a partir de experimentos de congelación de gotas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4396887259
DOI
10.1029/2023jd040505

Is supplement to
https://openalex.org/W656191827 (Other)
https://openalex.org/W3105960816 (Other)
https://openalex.org/W2951690940 (Other)
https://openalex.org/W2888410021 (Other)
https://openalex.org/W2481512212 (Other)
https://openalex.org/W2047549783 (Other)
https://openalex.org/W2044692073 (Other)
https://openalex.org/W2001775831 (Other)
https://openalex.org/W1999129241 (Other)
https://openalex.org/W1995617112 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1680247027
  • https://openalex.org/W1850150116
  • https://openalex.org/W1966883991
  • https://openalex.org/W1978664996
  • https://openalex.org/W1992210486
  • https://openalex.org/W1993436181
  • https://openalex.org/W1997344618
  • https://openalex.org/W2097286483
  • https://openalex.org/W2100365896
  • https://openalex.org/W2140569468
  • https://openalex.org/W2149684343
  • https://openalex.org/W2149965517
  • https://openalex.org/W2152916584
  • https://openalex.org/W2163498389
  • https://openalex.org/W2787958458
  • https://openalex.org/W2945049751
  • https://openalex.org/W2970361221
  • https://openalex.org/W2994682853
  • https://openalex.org/W3035332714
  • https://openalex.org/W3043700674
  • https://openalex.org/W3109644613
  • https://openalex.org/W3115239824
  • https://openalex.org/W3120532070
  • https://openalex.org/W3209965702
  • https://openalex.org/W3210103501
  • https://openalex.org/W4224306917
  • https://openalex.org/W4293795991
  • https://openalex.org/W4302441299
  • https://openalex.org/W4361868505
  • https://openalex.org/W4393421038
  • https://openalex.org/W583323484