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status_changed: 2015-06-10 10:47:10
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Pander, Thomas Jan
title: Laboratory ice multiplication experiments in levitated
microdroplets
title_de: Laborgestützte Eismuliplikationsexperimente in levitierten Mikrotröpfchen
subjects: 530
divisions: 130500
adv_faculty: af-13
cterms_swd: Gefrierverhalten
cterms_swd: Eis
cterms_swd: Sekundäreis
cterms_swd: Eismultiplikation
cterms_swd: Laborexperiment
cterms_swd: Fragmentation
abstract: Ice in clouds is an imporant factor for precipitation, the radiative properties and the
lifetime of clouds. From the freezing of one cloud droplet, more than one ice particle may
result. To investigate these so-called ice multiplication processes, experiments with single
levitated droplets freezing at atmospherically relevant temperatures were conducted.
Two potential processes were found: the fragmentation of a droplet’s ice shell under
growing internal pressure and the emergence of bubbles on the ice surface. It has been
found that solid particles in and on a freezing droplet promote ice multiplication while
solubles inhibit it. A possible link to a highly effective ice multiplication mechanism, the
Hallett-Mossop process, is explored. Additionally, high-speed recordings of the potential
ice multiplication processes and the freezing of droplets allowed for an analysis of the
propagation speed of ice in supercooled water. Furthermore, a technique for droplet size
manipulation in pull-push type droplet generators is presented.
abstract_translated_text: Eis spielt im Niederschlag, in den Strahlungseigenschaften und für die Lebenszeit von
Wolken eine wichtige Rolle. Gefriert ein Wolkentropfen, kann dies zu mehr als einem
Eispartikel führen; dem liegen sogenannte Sekundäreisprozesse zugrunde. Um diese zu
untersuchen, wurden Gefrierexperimente an jeweils einzelnen levitierten Wolkentropfen
unter atmosphärischen Temperaturen durchgeführt. Zwei potentielle Prozesse wurden
beobachtet: einerseits das Zerbrechen der Eisschale um einen noch flüssigen Kern unter
dem wachsenden Innendruck, andererseit das Auftreten von Blasen auf der gefrorenen
Tropfenoberfläche. Festpartikel im Volumen und auf der Oberfläche eines gefrierenden
Tropfens begünstigten Sekundäreisproduktion während lösliche Stoffe diese unterdrückten.
Eine mögliche Verbindung zu einem hocheffektiven Sekundäreisprozess, dem
Hallett-Mossop-Prozess, wurde untersucht. Durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der
Sekundäreisprozesse und des Gefrierens von Tropfen konnte darüberhinaus die Ausbreitungsgeschwindigkeit
von Eis in unterkühltem Wasser gemessen werden. Im weiteren
wurde eine Methode zur Tropfengrößenmanipulation bei Injektoren gefunden, welche
nach dem ’pull-push’-Prinzip arbeiten.
abstract_translated_lang: ger
date: 2015
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00018784
ppn_swb: 1657055310
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-187847
date_accepted: 2015-05-13
advisor: HASH(0x556120b0eb70)
language: eng
bibsort: PANDERTHOMLABORATORY2015
full_text_status: public
citation:   Pander, Thomas Jan  (2015) Laboratory ice multiplication experiments in levitated microdroplets.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/18784/1/Dissertation_Thomas_Pander.pdf