Airborne in-situ characterisation of the microphysical and optical properties of small ice crystals and large hydrometeors (AMOSIL): HALO implementation and analysis methodology

小冰晶和大水凝物的微物理和光学特性的机载原位表征 (AMOSIL):HALO 实施和分析方法

基本信息

项目摘要

The overall goal of this joint project renewal proposal is to develop and characterise four recently devised optical methods for the determination of the microphysical and optical properties of ice cloud elements and make them available for in situ measurements with the new research aircraft HALO. The four instruments are the PHIPS (Particle Habit Imaging and Polar Scattering) and the SID-3 (Small Ice Detector Mk 3) probes from Karlsruhe Institute of Technology as well as the CIP (Cloud Imaging Probe) and the holographic instrument HALOHOLO from the University and the Max-Planck-Institute for Chemistry in Mainz. The aircraft approved instruments SID-3 and CIP have been delivered and deployed on aircraft, and inside the cloud simulation chamber AIDA of KIT within the 36 month of the first grant period. The in-house developed instruments PHIPS and HALOHOLO have been developed and built during the first funding period. After some modifications they will be aircraft ready within the first year of the renewal period. The prototype instruments have already been used during ground based free atmospheric measurements and inside the cloud simulation chamber AIDA. With this set of instruments a comprehensive characterisation of ice cloud particles can be obtained including the size, the external and internal morphology, the surface roughness, and the angular light scattering properties of ice crystals over a broad size range extending from one micron to one millimetre and above. To reach this goal and deploy the instruments in the HALO demonstration missions ML-CIRRUS, POLSTRACC, and ACRIDICON in 2011 and 2012 it is essential to: (1) Develop fully automated control systems and data acquisition software. (2) Test these instruments under real atmosphere conditions. (3) Develop automated image data analysis tools that extract microphysical particle parameters from the instrument data sets. (4) Compile the certification documentation for PHIPS and HALOHOLO and conduct the flight safety certification. The tasks (2) and (3) can be achieved through dedicated test campaigns at the cloud simulation chamber AIDA. The development task inherent in (3) requires major efforts as it is the key to the final instrument deliverables of SID-3, PHIPS and HALOHOLO.
该联合项目更新提案的总体目标是开发和表征四种最近设计的光学方法,用于确定冰云元素的微物理和光学特性,并使它们可用于新型研究飞机 HALO 的现场测量。这四台仪器分别是卡尔斯鲁厄理工学院的 PHIPS(粒子习惯成像和极地散射)和 SID-3(小冰探测器 Mk 3)探头以及该大学的 CIP(云成像探头)和全息仪器 HALOHOLO和美因茨的马克斯普朗克化学研究所。飞机批准的仪器SID-3和CIP已在第一个授权期的36个月内交付并部署在飞机上以及KIT的云模拟室AIDA内。内部开发的仪器 PHIPS 和 HALOHOLO 已在第一个资助期间开发和建造。经过一些修改后,它们将在更新期的第一年内准备好飞机。原型仪器已在地面自由大气测量和 AIDA 云模拟室中使用。通过这套仪器,可以获得冰云颗粒的综合表征,包括尺寸、外部和内部形态、表面粗糙度以及冰晶在从一微米到一毫米的广泛尺寸范围内的角光散射特性。及以上。为了实现这一目标并在 2011 年和 2012 年的 HALO 演示任务 ML-CIRRUS、POLSTRACC 和 ACRIDICON 中部署仪器,必须: (1) 开发全自动控制系统和数据采集软件。 (2) 在真实大气条件下测试这些仪器。 (3)开发自动化图像数据分析工具,从仪器数据集中提取微物理颗粒参数。 (4)编制PHIPS、HALOHOLO合格审定文件并进行飞行安全合格审定。 任务(2)和(3)可以通过云模拟室 AIDA 的专门测试活动来实现。 (3) 中固有的开发任务需要付出巨大的努力,因为它是 SID-3、PHIPS 和 HALOHOLO 最终仪器交付的关键。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
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专利数量(0)
PHIPS-HALO: the airborne Particle Habit Imaging and Polar Scattering probe - Part 1: Design and operation
  • DOI:
    10.5194/amt-9-3131-2016
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    A. Abdelmonem;E. Järvinen;D. Duft;E. Hirst;Steffen Vogt;T. Leisner;M. Schnaiter
  • 通讯作者:
    A. Abdelmonem;E. Järvinen;D. Duft;E. Hirst;Steffen Vogt;T. Leisner;M. Schnaiter
Particle Habit Imaging Using Incoherent Light: A First Step toward a Novel Instrument for Cloud Microphysics
  • DOI:
    10.1175/2011jtecha1445.1
  • 发表时间:
    2011-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    R. Schon;M. Schnaiter;Z. Ulanowski;C. Schmitt;S. Benz;O. Möhler;Steffen Vogt;R. Wagner;U. Schur
  • 通讯作者:
    R. Schon;M. Schnaiter;Z. Ulanowski;C. Schmitt;S. Benz;O. Möhler;Steffen Vogt;R. Wagner;U. Schur
Airborne observations of the microphysical structure of two contrasting cirrus clouds
对两个对比鲜明的卷云微物理结构的机载观测
  • DOI:
    10.1002/2016jd025278
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    O'Shea S
  • 通讯作者:
    O'Shea S
Microphysical Properties of Ice Crystal Precipitation and Surface-Generated Ice Crystals in a High Alpine Environment in Switzerland
瑞士高山环境中冰晶降水和地表生成冰晶的微物理特性
Comparison of measured and computed phase functions of individual tropospheric ice crystals
单个对流层冰晶的测量和计算相位函数的比较
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