Original paper

A model of dust transport applied to the Dead Sea Area

Vogel, Bernhard; Hoose, Corinna; Vogel, Heike; Kottmeier, Christoph

Meteorologische Zeitschrift Vol. 15 No. 6 (2006), p. 611 - 624

published: Dec 20, 2006

DOI: 10.1127/0941-2948/2006/0168

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ArtNo. ESP025011506004, Price: 29.00 €

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Abstract

We applied a parameterization for the emission of mineral dust particles which takes into account the relevant processes such as saltation and combines previous, physically based parameterizations. The size distribution of the soil particles is taken into account to describe the saltation. The emitted particles are described by three log-normal distributions with fixed standard deviations. A comparison of the results of a stand alone version of our parameterization with observations shows that despite tuning of model parameters there are still differences. Finally, we included the parameterization within our three-dimensional mesoscale model system for the area of the Dead Sea. The channelling effect of the Jordan Valley and stable stratification during the day modifies the horizontal distribution of the dust particles. At greater distances the size and the mass distributions of the particles is shifted towards smaller diameters due to sedimentation which is important for radiative feedback mechanisms. Sensitivity runs show the advantage of the parameterization which allows a time dependent ratio of the saltation and the emission flux at each grid point.

Kurzfassung

Wir haben zwei bereits vorhandene physikalische Parametrisierungen zur Beschreibung der Emission von Mineralstaub kombiniert. Bei der Beschreibung der Saltation wird die Größenverteilung der am Boden liegenden Partikel berücksichtigt. Dies geschieht unter Verwendung dreier Moden. Die emittierten und dem atmosphärischen Transport unterliegenden Partikel werden ebenfalls mittels dreier Log-Normal Verteilungen beschrieben. Ein Vergleich von berechneten und gemessenen Saltations- und Emissionsflüssen, die mit einer stand alone Version der Parametrisierung durchgeführt wurde, zeigt dass in einzelnen Fällen noch immer größere Abweichungen bestehen. Schließlich haben wir die neue Parametrisierung in ein dreidimensionales Strömungs- und Ausbreitungsmodell integriert und das so erweiterte Modell auf das Gebiet des Toten Meeres angewendet. Es zeigt sich, dass der Kanalisierungseffekt des Jordantales und die im Bereich des Toten Meeres auch tagsüber auftretenden stabilen Schichtungsverhältnisse zu einer Modifikation der Konzentrationsverteilungen führt. Mit größer werdendem Abstand von der Quellregion verschieben sich auf Grund der Sedimentation die Größenverteilungen zu kleineren Radien hin. Diese Modifikation der Größenverteilungen gilt es richtig zu beschreiben, wenn die Wechselwirkung mit der Strahlung quantifiziert werden soll. Sensitivitätsuntersuchungen zeigen den Vorteil unserer Parametrisierung, die ein zeitlich variables Verhältnis zwischen Saltations- und Emissionsfluss an jedem Gitterpunkt zulässt.