Skip to content

To bring about breakthroughs in international space research

  • Home
  • Onderzoeksvragen
  • Pijlers
  • Missies
  • Over ons
  • Contact
Home
    Home

    SRON | Wetenschappelijk ruimteonderzoek Nederland

    To bring about breakthroughs in international space research

    Home
    • Onderzoeksvragen
    • Pijlers
      • Wetenschap
      • Technologie
      • Instrumentatie
      • Onze mensen
      • Impact
    • Missies
    • Over ons
    • Actueel
    • Contact
    • SRON Academy
    • Werken bij
    • Bezoek aan SRON
    Home
      • Onderzoeksvragen
        • Hoe ontrafelen we de fysica achter zwarte gaten?
        • Hoe kunnen we de zwakste exoplaneten waarnemen?
        • Waar worden broeikasgassen uitgestoten?
        • Hoe speciaal is de aarde in de context van het heelal?
        • Hoe ontstaan en groeien zwarte gaten?
        • Hoe beïnvloeden aerosolen het klimaat?
        • Hoe ontstaan sterren en planeten?
        • Hoe beïnvloedt klimaatverandering het leven op aarde?
      • Pijlers
        • Wetenschap
          • Aardobservatie
            • Methaan
            • Aerosolen en Wolken
            • CO2
            • Koolmonoxide
          • Astrofysica
            • Lage energie
            • Hoge energie
            • Exoplaneten
        • Technologie
        • Instrumentatie
          • Nanotechnologie
          • Cryogenica
          • Optica
          • Electronica
          • PA/QA kwaliteit
          • Mechanica / Realisatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
        • Actief
          • ALMA
          • GUSTO
          • PACE
          • Sentinel-5p
          • SPEX airborne
          • XRISM
        • In ontwikkeling
          • ARIEL
          • LISA
          • Metop-SG A
        • Legacy
          • BeppoSAX
          • STO2
      • Over ons
        • Faciliteiten
        • Geschiedenis
      • Actueel
      • Contact
      • SRON Academy
      • Werken bij
      • Bezoek aan SRON
      • Privacy policy
      01/12/2020

      Constraining the Twomey effect from satellite observations: issues and perspectives

      The Twomey effect describes the radiative forcing associated with a change in cloud albedo due to an increase in anthropogenic aerosol emissions. It is driven by the perturbation in cloud droplet number concentration (ΔNd, ant) in liquid-water clouds and is currently understood to exert a cooling effect on climate. The Twomey effect is the key driver in the effective radiative forcing due to aerosol-cloud interactions, but rapid adjustments also contribute. These adjustments are essentially the responses of cloud fraction and liquid water path to ΔNd, ant and thus scale approximately with it. While the fundamental physics of the influence of added aerosol particles on the droplet concentration (Nd) is well described by established theory at the particle scale (micrometres), how this relationship is expressed at the large-scale (hundreds of kilometres) perturbation, ΔNd, ant, remains uncertain. The discrepancy between process understanding at particle scale and insufficient quantification at the climate-relevant large scale is caused by co-variability of aerosol particles and updraught velocity and by droplet sink processes. These operate at scales on the order of tens of metres at which only localised observations are available and at which no approach yet exists to quantify the anthropogenic perturbation. Different atmospheric models suggest diverse magnitudes of the Twomey effect even when applying the same anthropogenic aerosol emission perturbation. Thus, observational data are needed to quantify and constrain the Twomey effect. At the global scale, this means satellite data. There are four key uncertainties in determining ΔNd, ant, namely the quantification of (i) the cloud-active aerosol – the cloud condensation nuclei (CCN) concentrations at or above cloud base, (ii) Nd, (iii) the statistical approach for inferring the sensitivity of Nd to aerosol particles from the satellite data and (iv) uncertainty in the anthropogenic perturbation to CCN concentrations, which is not easily accessible from observational data. This review discusses deficiencies of current approaches for the different aspects of the problem and proposes several ways forward: in terms of CCN, retrievals of optical quantities such as aerosol optical depth suffer from a lack of vertical resolution, size and hygroscopicity information, non-direct relation to the concentration of aerosols, difficulty to quantify it within or below clouds, and the problem of insufficient sensitivity at low concentrations, in addition to retrieval errors. A future path forward can include utilising co-located polarimeter and lidar instruments, ideally including high-spectral-resolution lidar capability at two wavelengths to maximise vertically resolved size distribution information content. In terms of Nd, a key problem is the lack of operational retrievals of this quantity and the inaccuracy of the retrieval especially in broken-cloud regimes. As for the Nd-to-CCN sensitivity, key issues are the updraught distributions and the role of Nd sink processes, for which empirical assessments for specific cloud regimes are currently the best solutions. These considerations point to the conclusion that past studies using existing approaches have likely underestimated the true sensitivity and, thus, the radiative forcing due to the Twomey effect.

      SRON Leiden

      Leiden

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      SRON Groningen

      Groningen

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      • Onderzoeksvragen
      • Pijlers
        • Wetenschap
        • Technologie
        • Instrumentatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
      • Over ons
      • Actueel
      • Contact
      SRON on bluesky SRON on Instagram SRON on LinkedIn

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      NWO-I

      SRON is onderdeel van de institutenorganisatie van NWO-I

      • Privacy policy
      Home

      What happens up there, starts down here.

      Beheer toestemming
      Om de beste ervaringen te bieden, gebruiken wij technologieën zoals cookies om informatie over je apparaat op te slaan en/of te raadplegen. Door in te stemmen met deze technologieën kunnen wij gegevens zoals surfgedrag of unieke ID's op deze site verwerken. Als je geen toestemming geeft of uw toestemming intrekt, kan dit een nadelige invloed hebben op bepaalde functies en mogelijkheden.
      Functioneel Altijd actief
      De technische opslag of toegang is strikt noodzakelijk voor het legitieme doel het gebruik mogelijk te maken van een specifieke dienst waarom de abonnee of gebruiker uitdrukkelijk heeft gevraagd, of met als enig doel de uitvoering van de transmissie van een communicatie over een elektronisch communicatienetwerk.
      Voorkeuren
      De technische opslag of toegang is noodzakelijk voor het legitieme doel voorkeuren op te slaan die niet door de abonnee of gebruiker zijn aangevraagd.
      Statistieken
      De technische opslag of toegang die uitsluitend voor statistische doeleinden wordt gebruikt. De technische opslag of toegang die uitsluitend wordt gebruikt voor anonieme statistische doeleinden. Zonder dagvaarding, vrijwillige naleving door je Internet Service Provider, of aanvullende gegevens van een derde partij, kan informatie die alleen voor dit doel wordt opgeslagen of opgehaald gewoonlijk niet worden gebruikt om je te identificeren.
      Marketing
      De technische opslag of toegang is nodig om gebruikersprofielen op te stellen voor het verzenden van reclame, of om de gebruiker op een site of over verschillende sites te volgen voor soortgelijke marketingdoeleinden.
      Beheer opties Beheer diensten Beheer {vendor_count} leveranciers Lees meer over deze doeleinden
      Bekijk voorkeuren
      {title} {title} {title}