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Enregistrement W2162509780 · doi:10.5194/acp-15-2489-2015

A comprehensive laboratory study on the immersion freezing behavior of illite NX particles: a comparison of 17 ice nucleation measurement techniques

2015· article· en· W2162509780 sur OpenAlexaboutno aff
Naruki Hiranuma, Stefanie Augustin‐Bauditz, H. Bingemer, Carsten Budke, Joachim Curtius, Anja Danielczok, K. Diehl, K. Dreischmeier, Martin Ebert, F. Frank, N. Hoffmann, Konrad Kandler, Alexei Kiselev, Thomas Koop, Thomas Leisner, Ottmar Möhler, B. Nillius, A. Peckhaus, Diana Rose, S. Weinbruch, Heike Wex, Yvonne Boose, Paul J. DeMott, J. D. Hader, Thomas C. J. Hill, Zamin A. Kanji, Gourihar Kulkarni, Ezra J. T. Levin, Christina S. McCluskey, M. Murakami, Benjamin J. Murray, D. Niedermeier, Markus D. Petters, Daniel O’Sullivan, Atsushi Saito, Gregory P. Schill, T. Tajiri, M. A. Tolbert, André Welti, Thomas F. Whale, T. P. Wright, K. Yamashita

Notice bibliographique

RevueAtmospheric chemistry and physics · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueAtmospheric aerosols and clouds
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesPacific Northwest National LaboratoryJapan Society for the Promotion of ScienceDeutsche ForschungsgemeinschaftSight Research UKAlexander von Humboldt-StiftungBattelleNatural Environment Research CouncilU.S. Department of EnergyNational Science Foundation
Mots-clésIce nucleusNucleationImmersion (mathematics)IlliteChemistryMineralogyClay minerals

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Immersion freezing is the most relevant heterogeneous ice nucleation mechanism through which ice crystals are formed in mixed-phase clouds. In recent years, an increasing number of laboratory experiments utilizing a variety of instruments have examined immersion freezing activity of atmospherically relevant ice-nucleating particles. However, an intercomparison of these laboratory results is a difficult task because investigators have used different ice nucleation (IN) measurement methods to produce these results. A remaining challenge is to explore the sensitivity and accuracy of these techniques and to understand how the IN results are potentially influenced or biased by experimental parameters associated with these techniques. Within the framework of INUIT (Ice Nuclei Research Unit), we distributed an illite-rich sample (illite NX) as a representative surrogate for atmospheric mineral dust particles to investigators to perform immersion freezing experiments using different IN measurement methods and to obtain IN data as a function of particle concentration, temperature (T), cooling rate and nucleation time. A total of 17 measurement methods were involved in the data intercomparison. Experiments with seven instruments started with the test sample pre-suspended in water before cooling, while 10 other instruments employed water vapor condensation onto dry-dispersed particles followed by immersion freezing. The resulting comprehensive immersion freezing data set was evaluated using the ice nucleation active surface-site density, ns, to develop a representative ns(T) spectrum that spans a wide temperature range (−37 °C < T < −11 °C) and covers 9 orders of magnitude in ns. In general, the 17 immersion freezing measurement techniques deviate, within a range of about 8 °C in terms of temperature, by 3 orders of magnitude with respect to ns. In addition, we show evidence that the immersion freezing efficiency expressed in ns of illite NX particles is relatively independent of droplet size, particle mass in suspension, particle size and cooling rate during freezing. A strong temperature dependence and weak time and size dependence of the immersion freezing efficiency of illite-rich clay mineral particles enabled the ns parameterization solely as a function of temperature. We also characterized the ns(T) spectra and identified a section with a steep slope between −20 and −27 °C, where a large fraction of active sites of our test dust may trigger immersion freezing. This slope was followed by a region with a gentler slope at temperatures below −27 °C. While the agreement between different instruments was reasonable below ~ −27 °C, there seemed to be a different trend in the temperature-dependent ice nucleation activity from the suspension and dry-dispersed particle measurements for this mineral dust, in particular at higher temperatures. For instance, the ice nucleation activity expressed in ns was smaller for the average of the wet suspended samples and higher for the average of the dry-dispersed aerosol samples between about −27 and −18 °C. Only instruments making measurements with wet suspended samples were able to measure ice nucleation above −18 °C. A possible explanation for the deviation between −27 and −18 °C is discussed. Multiple exponential distribution fits in both linear and log space for both specific surface area-based ns(T) and geometric surface area-based ns(T) are provided. These new fits, constrained by using identical reference samples, will help to compare IN measurement methods that are not included in the present study and IN data from future IN instruments.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,038
Tête enseignante GPT0,266
Écart entre enseignants0,228 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations315
Publié2015
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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