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- ItemAfrican smoke particles act as cloud condensation nuclei in the wintertime tropical North Atlantic boundary layer over Barbados(Katlenburg-Lindau : EGU, 2023) Royer, Haley M.; Pöhlker, Mira L.; Krüger, Ovid; Blades, Edmund; Sealy, Peter; Lata, Nurun Nahar; Cheng, Zezhen; China, Swarup; Ault, Andrew P.; Quinn, Patricia K.; Zuidema, Paquita; Pöhlker, Christopher; Pöschl, Ulrich; Andreae, Meinrat; Gaston, Cassandra J.The number concentration and properties of aerosol particles serving as cloud condensation nuclei (CCN) are important for understanding cloud properties, including in the tropical Atlantic marine boundary layer (MBL), where marine cumulus clouds reflect incoming solar radiation and obscure the low-albedo ocean surface. Studies linking aerosol source, composition, and water uptake properties in this region have been conducted primarily during the summertime dust transport season, despite the region receiving a variety of aerosol particle types throughout the year. In this study, we compare size-resolved aerosol chemical composition data to the hygroscopicity parameter κ derived from size-resolved CCN measurements made during the Elucidating the Role of Clouds-Circulation Coupling in Climate (EUREC4A) and Atlantic Tradewind Ocean-Atmosphere Mesoscale Interaction Campaign (ATOMIC) campaigns from January to February 2020. We observed unexpected periods of wintertime long-range transport of African smoke and dust to Barbados. During these periods, the accumulation-mode aerosol particle and CCN number concentrations as well as the proportions of dust and smoke particles increased, whereas the average κ slightly decreased (κCombining double low line0.46±0.10) from marine background conditions (κCombining double low line0.52±0.09) when the submicron particles were mostly composed of marine organics and sulfate. Size-resolved chemical analysis shows that smoke particles were the major contributor to the accumulation mode during long-range transport events, indicating that smoke is mainly responsible for the observed increase in CCN number concentrations. Earlier studies conducted at Barbados have mostly focused on the role of dust on CCN, but our results show that aerosol hygroscopicity and CCN number concentrations during wintertime long-range transport events over the tropical North Atlantic are also affected by African smoke. Our findings highlight the importance of African smoke for atmospheric processes and cloud formation over the Caribbean.
- ItemCase studies of the wind field around Ny-Ålesund, Svalbard, using unmanned aircraft(London : Taylor & Francis, 2022) Schön, Martin; Suomi, Irene; Altstädter, Barbara; van Kesteren, Bram; zum Berge, Kjell; Platis, Andreas; Wehner, Birgit; Lampert, Astrid; Bange, JensThe wind field in Arctic fjords is strongly influenced by glaciers, local orography and the interaction between sea and land. Ny-Ålesund, an important location for atmospheric research in the Arctic, is located in Kongsfjorden, a fjord with a complex local wind field that influences measurements in Ny-Ålesund. Using wind measurements from UAS (unmanned aircraft systems), ground measurements, radiosonde and reanalysis data, characteristic processes that determine the wind field around Ny-Ålesund are identified and analysed. UAS measurements and ground measurements show, as did previous studies, a south-east flow along Kongsfjorden, dominating the wind conditions in Ny-Ålesund. The wind measured by the UAS in a valley 1 km west of Ny-Ålesund differs from the wind measured at the ground in Ny-Ålesund. In this valley, we identify a small-scale catabatic flow from the south to south-west as the cause for this difference. Case studies show a backing (counterclockwise rotation with increasing altitude) of the wind direction close to the ground. A katabatic flow is measured near the ground, with a horizontal wind speed up to 5 m s-1. Both the larger-scale south-east flow along the fjord and the local katabatic flows lead to a highly variable wind field, so ground measurements and weather models alone give an incomplete picture. The comparison of UAS measurements, ground measurements and weather conditions analysis using a synoptic model is used to show that the effects measured in the case studies play a role in the Ny-Ålesund wind field in spring.
- ItemHydrodynamik und Lösungsgeschwindigkeit - Untersuchungen zum Einfluss der Hydrodynamik auf die Lösungsgeschwindigkeit schwer wasserlöslicher Arzneistoffe (rev. Fassung 2022)(2022) Diebold, Steffen M.Gegenstand der vorliegenden Studie war (1) die Beschreibung der Hydrodynamik kompendialer Lösungsgeschwindigkeits-Testapparaturen und die Aufklärung der gastrointestinalen Hydrodynamik von Hunden, (2) die Untersuchung des Einflusses der Hydrodynamik auf die Lösungsgeschwindigkeit schwer wasserlöslicher Arzneistoffe und (3) die Entwicklung eines hydrodynamischen Modells zur Prognose der Auflösegeschwindigkeit schwer wasserlöslicher Arzneistoffe. Die Hydrodynamik kompendialer Lösungsgeschwindigkeits-Testapparaturen, namentlich der Paddle- und der Basket-Apparatur, wurde mit einem Ultraschall-Puls-Echo-Verfahren arzneistoffunabhängig charakterisiert. Die Strömungsgeschwindigkeiten in den Auflösungs-Gefäßen von Paddle- und Basket-Apparatur korrelierten linear mit den Rotationsraten der Rührwerkzeuge. Dadurch ist es nun künftig möglich, die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit der Auflöse-Medien während eines Lösungsgeschwindigkeits-Tests unter beliebigen Rotationsraten zu ermitteln. In der Basket-Apparatur wurden, in Abhängigkeit von den Rotationsraten des Rührwerkes (25 bis 200 rpm), Strömungsgeschwindigkeiten von 0.3 bis 5 cm/s erzielt, in der Paddle-Apparatur dagegen 1.8 bis 37 cm/s. Die Kenntnis dieser Strömungsgeschwindigkeiten wiederum gestattet, die Lösungsgeschwindigkeit von Arzneistoffen unter bestimmten Voraussetzungen zu prognostizieren. Eine solche Voraussage geschah auf der Grundlage einer erweiterten und auf die Paddle-Apparatur adaptierten „Theorie der konvektiven Diffusion“ (Levich). Das hierbei entwickelte „Kombinations-Modell“ gestattete eine Kalkulation von Massentransfer-Daten a priori. Diese stimmten gut überein mit empirischen Massentransfer-Daten aus verschiedenen Lösungsgeschwindigkeits-Experimenten. Neben unterschiedlichen Felodipinpulver-Kollektiven wurde auch erstmals Luftsauerstoff als Vektor hydrodynamischer Untersuchungen eingesetzt. Es zeigte sich, daß das gasförmige Solvendum „Luftsauerstoff“ und das solide Solvendum „Felodipin“ in derselben Auflösungs-Apparatur (Paddle) auch dieselbe Hydrodynamik erfahren. Die Hydrodynamik diskriminierte nicht die unterschiedlichen Aggregatszustände der beiden zur Auflösung gelangenden Arzneistoffe. Die unter Rotationsraten von 25 bis 200 rpm in der Paddle-Apparatur kalkulierten Reynolds-Zahlen (Re) überspannten dabei einen Bereich von Re=2292 bis Re=31025. Die entsprechenden Reynolds-Zahlen der Basket-Apparatur lagen in Größenordnungen von Re=231 bis Re=4541. Grob-kristalline Felodipin-Partikel reagierten empfindlicher auf Veränderungen der Hydrodynamik des Auflösungssystems als mikronisiertes Material derselben chemischen Spezies. Zur Untersuchung der Magenentleerung und des Transits von Flüssigkeiten in Hunden wurde ein szintigraphisches Verfahren eingesetzt. Die Zeitspanne zur vollständigen Magenentleerung (GE>95%) war dabei vom verabreichten Volumen und vom kalorischen Gehalt der oral administrierten Lösungen abhängig. Die Zeitspanne zur Magenentleerung von 200 ml wäßriger Glucose-Lösung 20 % war signifikant größer (278 min.) als nach Verabreichung derselben Menge an NaCl-Lösung 0.9 % (97 min.). Nach Gabe der Glucose-Lösung 20 % betrug die mittlere duodeno-jejunale Transitrate (MTR) 2.7 cm/min. und war damit signifikant beschleunigt im Vergleich zur Gabe derselben Menge an NaCl-Lösung 0.9 % mit 1.1 cm/min.. Die duodeno-jejunalen Transitraten (MTR) waren dabei von der Magenentleerung unabhängig. Ein Aspirationsverfahren wurde zur Bestimmung gastrointestinaler Flußraten herangezogen. Die (auch) von der Magenentleerung beeinflussten ("gastro-intestinalen") Flußraten erreichten nach Administration von 200 ml Glucose 20 % kurzzeitig Spitzenwerte von 20 bis 60 ml/min. (Median: 8.3 ml/min.). Die entsprechenden Flußraten nach Administration von 200 ml NaCl 0.9 % erreichten sogar kurzfristig Spitzenwerte von über 100 ml/min. (Median: 35.0 ml/min.). Trotz der geringeren "gastro-intestinalen" Flußraten nach Gabe der Glucose-Lösungen war die intestinale Lösungsgeschwindigkeit koadministrierten Felodipins deutlich größer als nach Verabreichung der isotonen NaCl-Lösungen. Dies korrelierte mit dem (76 cm pylorus-distal gesammelten) vermehrten Volumen intestinaler Flüssigkeit nach Gabe der hypertonen (!) Glucose-Lösungen.