Englische Übersetzung des Titels: Ice crystal growth from tha gase phase on electrodynamic levitated single particle

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Abstract

Eiskristalle spielen unter anderem durch die Beeinflussung des globalen Strahlungshaushalts und ihrer Beteiligung an der Niederschlagsbildung in den gemäßigten Breiten eine wichtige Rolle. Dabei bestimmt die von Eisübersättigung und Temperatur abhängige Eiskristallmorphologie den Anteil der solaren Rückstreuung und damit die Kühlung der Erde. Die Kristallwachstumsraten bestimmen die Zeit bis, ein Eiskristall die notwendige Größe erreicht, um aus der Wolke als Niederschlag auszusedimentieren. In dieser Arbeit wurde das Eiskristallwachstum auf gefrorenen Mikrotröpfchen und Silberiodidparikeln untersucht. Dafür wurde die elektrodynamische Levitation nach Wolfgang Paul verwendet, um ein berührungesfreies, dreidimensional ungestörtes Wachstum der Eiskristalle zu ermöglichen. Um Eisübersättigung bei definierter Temperatur zu erzeugen, wurde das bestehende Levitationssystem adaptiert und das Prinzip der Diffusionskammer umgesetzt. In diesem neuartigen Aufbau ist es möglich, die Eisübersättigung zu variieren und damit das Eiskristallwachstum bei atmosphärisch vergleichbaren Bedingungen zu beobachten. Im Folgenden wurde die Morphologie, die Flächen- und Massenwachstumsraten von Eiskristallen im Temperaturbereich zwischen -8 °C und -24 °C untersucht. Dabei wurde die relative Feuchte bezüglich Wasser zwischen 87% und 106% (100% - 130% bezüglich Eis) variiert. Die in diesem Aufbau untersuchten Eiskristalle zeigten hinsichtlich der Morphologie und der Wachstumsraten eine gute Übereinstimmung mit dem in der Literatur beschriebenen Wachstumsverhalten. Eine Beeinflussung des Kristallwachstums durch das elektrodynamische Levitationsfeld konnte nicht beobachtet werden.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

In the physics of the atmosphere ice crystals are playing an important role. Based on their scattering properties they can have a strong effect on the solar radiation budget. The amount of solar backscattering is dependent on their size and crystallographic structure which is a strong function of relative humidity and temperature. Moreover ice crystals contribute in the main precipitation process at mid latitudes. The crystal growth rates determine the lifetime until the crystal deposits from the cloud as rain or snow. This work deals with the ice crystal growth on frozen micro droplets and silver iodide particles. The needed ice saturation at defined temperature was generated via the principle of a diffusion chamber. The morphology, the surface area and mass growth rates of ice crystals were observed in temperature ranges of -8 °C and -24 °C. The relative humidity respective to water varied between 87% und 106 %. The morphology and the growth rate of the observed ice crystal were in good agreement with literature. An influence of the electric field of the levitator on crystal growth was not observable.