Implications of Aerosol Growth Dynamics and Aerosol-Cloud Interaction to the Sun-Cloud-Climate Hypothesis

Abstract

Theories on an indirect link between the solar cycle and global climate have spread since evidence has been produced for a correlation of the galactic cosmic rays flux and global, in particular midlatitude marine, cloudiness. In this study the numerical implications of two theories involving atmospheric ionisation and dimethylsulphide release from the oceans, respectively, are investigated as to their link to secondary aerosol formation and growth, aerosol activation, and aerosol cloud interaction. It is found that aerosol growth dynamics and especially aerosol cloud interaction leave little sensitivity of the cloud droplet number to the original nucleation rate. However, the cloud droplet number is found to depend relevantly on the total yield of condensable via the number of cloud condensation nuclei of secondary origin. This study may therefore serve as an indication that atmospheric ionisation does not modulate cloud properties via secondary aerosol formation. Nevertheless, the solar cycle might modulate cloud properties via the oceanic release of biogenic low-volatile gases, as suggested in the framework of the Gaia hypothesis.

In dieser Studie werden die numerischen Eigenschaften der Aerosolwachstumsdynamik, deren Aktivierung als Wolkenkeime, sowie der Wechselwirkung von Wolkentropfen und interstitiellem Aerosol mit Bezug auf die Aerosol-Wolken-Klima Hypothese untersucht. Aus Modellaeufen und Sensitivitaetstudien folgt, dass die Aerosolwachstumsdynamik und im Besonderen die Wechselwirkung zwischen dem Aerosol und den Wolkentropfen, die anfaengliche Sensitivitaet des Aerosols bezueglich der Nukleationrate sehr effektiv einschraenkt. Allerdings werden die Wolkeneigenschaften mit bestimmt durch die Sekundarpartikel, und somit sensitiv gegenueber deren Groesse. Es scheint daher, dass die Wolken zwar nicht durch die atmosphaerische Ionisierungsrate moduliert werden, waehrend die biogene Produktivitaet an kondensfaehigen atmosphaerischen Gasen, ganz im Sinne der Gaia-Hypothese, die Anzahl Wolkenkeime mitbestimmen koennte.