22455 research outputs found
Sort by
Kognitive und bildgebende Korrelate eines Kurzfragebogens (6-QMD) zur Erfassung mediterraner Ernährungsgewohnheiten bei Älteren und Menschen mit erhöhtem Demenzrisiko
Get PDFComparative analysis of Rho-GTPase pathway dynamics and epigenetic drug responses in subtype-specific pancreatic cancer cell lines
Get PDFBackground: Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is commonly detected at advanced stages, with chemotherapy being the main treatment possibility. Large-scale gene expression studies have identified two major PDAC subtypes, a classical and a basal-like subtype, characterized by an epithelial and mesenchymal phenotype, respectively, that are additionally associated with changes in cytoskeleton organization. The specific transcriptional networks of these subtypes are regulated by epigenetic modifications. Considering the reversible nature of cytoskeleton organization and epigenetic modifications, the presented study aims to explore whether human PDAC cell lines can undergo a subtype-specific reprogramming of cytoskeleton organization and epigenetic modifications towards a less aggressive phenotype.
Method: Transcriptional profiles from seven human PDAC cell lines were generated by RNA-sequencing (RNA-seq) to classify the cell lines into a classical and basal-like phenotype. Differentially expressed genes, which are important in regulating epithelial-to-mesenchymal transition (EMT), and cytoskeletal organization as well as Rho-GTPase/ROCK pathway activity, were determined by chromatin-immunoprecipitation (ChIP) followed by qPCR for their histone acetylation status. Differences in Rho-GTPase/ROCK pathway activity were assessed in classical and basal-like cell lines by immunoblot analysis. A ROCK-inhibitor as well as histone acetyltransferase (HAT) and histone deacetylase (HDAC) inhibitors were tested as therapeutic options to induce phenotypical changes towards a less aggressive cancer phenotype.
Results: The PDAC cell lines were classified into classical and basal-like subtypes using RNA sequencing and bioinformatic approaches. Classical cell lines exhibited higher expression of epithelial markers and showed enriched H3K27ac at their promoters, while basal-like cell lines had reduced overall histone acetylation levels and increased HDAC2 activity. Basal-like cell lines also demonstrated significant cytoskeletal changes, including increased stress fiber formation, regulated by the Rho-GTPase/ROCK pathway, although ROCK inhibition did not show any treatment effects at the used conditions. Treatment with a HAT inhibitor led to a more aggressive tumor phenotype of classical PDAC cells, marked by the loss of epithelial markers, higher EMT scores, and enhanced cell migration. In contrast, HDAC inhibitors had minimal effects on the reprogramming of both subtypes.
Conclusion: The study highlights a crucial role of epigenetic regulation in PDAC subtypes and driving EMT characteristics, particularly through the RhoA-GTPase/ROCK pathway, which significantly influences EMT and cytoskeletal dynamics in basal-like PDAC cell lines. The distinct and heterogeneous cellular responses to HAT and HDAC inhibitors between the two subtypes further emphasize the need for subtype-specific epigenetic therapies. Targeting epigenetic modifications could provide a strategic approach to mitigating tumor aggressiveness
Late-stage infall of material onto planet-forming disks
Get PDFMost stars are born in groups in large-scale (≳ 1 pc) molecular clouds. The textbook description of the star formation process suggests that as the protostars evolve from the embedded Class I to Class II stage, the surrounding gaseous envelopes are fully dispersed. This leaves behind protostar-disk systems which are assumed to evolve in isolation to form planetary systems like our Solar System. However, we know that these evolved Class II sources are still moving within large-scale clouds and simulations show that they continue to accrete fresh material from their surroundings. Infall of material at these later stages can considerably alter the physical and chemical properties of protoplanetary disks, potentially
resolving many open problems in star and planet formation. However, we do not yet know how common and impactful this phenomenon is.
Signatures of such infall, particularly elongated trails of infalling gas often referred to as streamers, have been observed around several sources. However, these detections have mostly been serendipitous which does not allow us to understand the frequency of this phenomenon. To systematically study this, we examined whether proximity to reflection nebulae, which are essentially clouds in the vicinity of YSOs, could be used as a criterion for identifying late-infall candidates, as reported in Chapter 2. We found that all the Class II sources with known large-scale gas structures, likely due to infalling material, have reflection nebulosity in the vicinity. Moreover, we built an independent sample of Class II sources associated with reflection nebulae and all targets with adequate archival observations show some signatures of infall. As reflection nebulae are commonly seen around Class II systems, our results suggested that a significant fraction of Class II systems undergo this phenomenon.
Although infalling streamers are now being routinely detected, it is not straight-forward to assess their impact on the star and planet formation processes, especially in the more evolved YSOs. To ascertain the infalling nature of observed streamers and to characterise their dynamics, we developed a novel code TIPSY (Trajectory of Infalling Particles in Streamers around Young stars), as described in Chapter 3. TIPSY simultaneously fits the morphology and velocity gradient of streamer observations with theoretical trajectories of infalling material. The best-fit trajectories are used to constrain streamer features like the specific energy, the specific angular momenta, the infall timescale, and the 3D morphology.
As test cases, we used TIPSY to fit observations of streamers around S CrA and HL Tau and these streamers to be feeding material to the disks at rates of ∼ 10 Mjupiter Myr−1.
To assess the impact of late infall over the general population of Class II systems, a uniform survey of such structures is needed. DECO (Disk-Exoplanet C/Onnection) is an ALMA Large Program designed to study disk chemistry for 80 Class II sources distributed across four star-forming regions. Interestingly, the moderate-resolution and deep observations of DECO have revealed large-scale (≳ 500 au) bound structures around ∼ 40% of the sources, as discussed in Chapter 4. Moreover, the frequency of these structures varies significantly among the four regions. We also find a tentative influence of the mass of bound structures onto the mass being accreted by the central protostars from the disks.
These observations strongly challenge the traditional assumption of isolated planet-forming disks.
In the future, dedicated surveys of infalling signatures around Class II systems, combined with a better understanding of the timescales of such events, will tell us more about their frequency and how it varies with star-forming environments. Furthermore, improved characterisation of the physical and chemical properties of the infalling gas and the systems they are impacting will allow us to comprehend the extent of their influence on star and planet formation.Die meisten Sterne werden in Gruppen in ausgedehnten (≳ 1 pc) molekularen Wolken geboren. Die Lehrbuchbeschreibung des Sternentstehungsprozesses legt nahe, dass sich die umgebenden Gashüllen vollständig auflösen, wenn sich die Protosterne vom Stadium der eingebetteten Klasse I zur Klasse II entwickeln. Zurück bleiben Protostern-ScheibenSysteme, von denen man annimmt, dass sie sich isoliert zu Planetensystemen wie unserem Sonnensystem weiterentwickeln. Wir wissen jedoch, dass sich diese entwickelten KlasseII-Quellen immer noch innerhalb großer Wolken bewegen, und Simulationen zeigen, dass sie weiterhin frisches Material aus ihrer Umgebung akkretieren. Der Zufluss von Material in diesen späteren Stadien kann die physikalischen und chemischen Eigenschaften protoplanetarer Scheiben erheblich verändern und möglicherweise viele offene Probleme bei der Stern- und Planetenbildung lösen. Wir wissen jedoch noch nicht, wie verbreitet und wirkungsvoll dieses Phänomen ist.
Anzeichen eines solchen Zuflusses von Material, insbesondere längliche Spuren einfallenden Gases, die oft als Streamers bezeichnet werden, sind in der Nähe mehrerer Quellen beobachtet worden. Diese Entdeckungen waren jedoch meist zufällig, sodass es uns verwehrt bleibt, die Häufigkeit dieses Phänomens zu verstehen. Um dies zu erreichen, untersuchten wir, ob die Nähe zu Reflexionsnebeln, bei denen es sich im Wesentlichen um Wolken in der Nähe von YSOs handelt, als Kriterium für die Identifizierung von Late-Infall-Kandidaten verwendet werden kann, wie in Kapitel 2 berichtet. Wir fanden heraus, dass alle Quellen der Klasse II mit bekannten ausgedehnten Gasstrukturen, die wahrscheinlich auf einfallendes Material zurückzuführen sind, Reflexionsnebel in ihrer Umgebung aufweisen. Darüber hinaus haben wir eine unabhängige Stichprobe von Quellen der Klasse II erstellt, die mit Reflexionsnebeln assoziiert sind, und alle Ziele mit adäquaten Archivbeobachtungen zeigen einige Anzeichen von Zufluss. Da Reflexionsnebel häufig in der Nähe von Klasse-II-Systemen zu sehen sind, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass dieses Phänomen bei einem signifikanten Teil der Klasse-II-Systeme auftritt.
Obwohl zufließende Streamer inzwischen routinemäßig entdeckt werden, ist es nicht einfach, ihren Einfluss auf die Stern- und Planetenentstehungsprozesse zu beurteilen, insbesondere bei den weiter entwickelten YSOs. Um die zufließende Natur der beobachteten Streamer zu bestimmen und ihre Dynamik zu charakterisieren, haben wir einen neuartigen Code TIPSY (Trajectory of Infalling Particles in Streamers around Young stars) entwickelt, wie in Kapitel 3 beschrieben. TIPSY passt gleichzeitig die Morphologie und den Geschwindigkeitsgradienten von Streamer-Beobachtungen mit theoretischen Trajektorien von einfallendem Material an. Die am besten angepassten Trajektorien werden verwendet, um Streamer-Eigenschaften wie die spezifische Energie, die spezifischen Drehimpulse, die Zeitskala des Einfalls und die 3D-Morphologie zu bestimmen. Als Testfälle haben wir TIPSY benutzt, um Beobachtungen von Streamern um S CrA und HL Tau zu modellieren,
und diese Streamer führen den Scheiben Material mit Raten von ∼ 10 Mjupiter Myr−1 zu.
Um die Auswirkungen des späten Einfalls auf die allgemeine Population von Klasse-IISystemen zu beurteilen, ist eine einheitliche Untersuchung solcher Strukturen erforderlich.
DECO (Disk-Exoplanet C/Onnection) ist ein großes ALMA-Programm zur Untersuchung der Scheibenchemie von 80 Klasse-II-Quellen, die über vier Sternentstehungsgebiete verteilt sind. Interessanterweise haben die mäßig aufgelösten und tiefen Beobachtungen von DECO ausgedehnte (≳ 500 au) gebundene Strukturen um ∼ 40% der Quellen aufgedeckt, wie in Kapitel 4 diskutiert. Außerdem variiert die Häufigkeit dieser Strukturen in den vier Regionen erheblich. Wir finden auch einen vermuteten Einfluss der Masse der gebundenen Strukturen auf die Masse, die von den zentralen Protosternen aus den Scheiben akkretiert wird. Diese Beobachtungen stellen die traditionelle Annahme von isolierten planetenbildenden Scheiben in Frage.
Künftig werden wir durch gezielte Untersuchungen der Signaturen von Zuflüssen in der Umgebung von Klasse-II-Systemen in Verbindung mit einem besseren Verständnis der Zeitskalen solcher Ereignisse mehr über deren Häufigkeit und deren Abhängigkeit von der Sternentstehungsumgebung erfahren. Darüber hinaus wird eine verbesserte Charakterisierung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des einfallenden Gases und der Systeme, auf die sie einwirken, es uns ermöglichen, das Ausmaß ihres Einflusses auf die Stern- und Planetenbildung zu verstehen
Evaluation der radiologischen und klinischen Behandlungsergebnisse nach offener Reposition und interner Fixierung von Impressionsspaltbrüchen des lateralen Tibiaplateaus
Get PDFSpectral distortion and polarization of the cosmic microwave background
Get PDFThe Cosmic Microwave Background (CMB) is an essential observational probe to modern cosmology. The linear polarization of the CMB provides a crucial observational tool for exploring new physics, including the inflationary paradigm and parity-violating phenomena. The spectral distortion of the CMB can be used as a probe of the intracluster medium (ICM) of galaxy clusters and to infer cosmological parameters. However, accurate measurements of the spectral distortion and polarization of the CMB are limited by the characterization of the foreground emission and systematic effects introduced by the instruments of CMB experiments.
We first study the spectral distortion of the CMB introduced by Inverse-Compton scattering of CMB photons by non-thermal electrons in the ICM of galaxy clusters, known as the non-thermal Sunyaev-Zeldovich (ntSZ) effect, which serves as a probe of the non-thermal energy budget within galaxy clusters. The amplitude of the ntSZ effect, which, when combined with measurements of the synchrotron emission at 1.4 GHz, provides constraints on the volume-averaged magnetic field strength within the ICM. Observations of galaxy clusters that host radio halos and emit diffuse synchrotron radiation are selected from Planck all-sky maps to measure the ntSZ effect and subsequently the magnetic field strength. We also study the improvement in the uncertainties of these constraints when considering the sensitivities of upcoming ground-based CMB experiments.
The imprints of parity-violating physics on the polarization of the CMB are predicted theoretically and recently, several methods have been used to measure the effect of cosmic birefringence from Planck and WMAP data. A major challenge in the detecting the cosmic birefringence angle has been the miscalibration of the orientation of polarization sensitivity of the detectors that observe in the microwave regime. One of the methods to overcome this challenge is the absolute angle calibration of the instruments with a bright, well-known astrophysical source. In this work, we attempt a relative and absolute polarization angle calibration of the Planck detectors with microwave and X-ray observations of the Crab nebula.
Another challenge to accurate measurements of the CMB is the spatially and temporally correlated detector and atmospheric noise which complicates the reconstruction of CMB maps from the raw data. Certain strategies can be employed in terms of how a telescope scans the sky and how the raw data are reduced to mitigate the effects of these noise components. To study these effects and the strategies employed, we developed a simulation pipeline to generate time-ordered data (TOD) from an upcoming ground-based sub-mm telescope using the TOAST software framework. We use these simulations to show the spurious effects that are introduced by these noise components at the map level and discuss several map reconstruction methods employed to minimize them.
In this work, we find that the combined sensitivity of upcoming CMB experiments and a broad observing frequency coverage in the sub-mm regime leads to better characterization of foregrounds and improved constraints on the spectral distortion of the CMB. While Planck observations of the Crab nebula result in biased estimates of the position angle of linear polarization due to systematic effects, it highlights the need for dedicated ground-based measurements of the object that enable independent methods of calibration of CMB instruments to accurately measure the polarization of the CMB.Der kosmische Mikrowellenhintergrund (CMB) ist fuer die moderne Kosmologie von grundlegender Bedeutung. Die Polarisierung des CMB liefert entscheidende Hinweise auf neue physikalische Phaenomene wie Paritaetsverletzung und Inflation liefert. Abweichungen vom Schwarzkoerperspektrum des CMBs testen das Intracluster-Medium (ICM) von Galaxienhaufen und erlauben Rueckschluesse auf kosmologische Parameter. Die Genauigkeit, mit der CMB Polarisierung und Spektrum gemessen werden koennen, ist limitiert durch Vordergrundemission, durch instrumentelle Systematiken und durch die Empfindlichkeit der Instrumente.
Zunaechst betrachten wir Abweichungen vom Schwarzkoerperspektrum des CMBs, das durch die Inverse-Compton-Streuung von CMB-Photonen an nicht-thermischen Elektronen im ICM von Galaxienhaufen verursacht wird. Dieser Effekt, genannt nicht-thermischer Sunyaev-Zeldovich-Effekt (ntSZ), haengt von der nicht-thermischen Energiedichte in Galaxienhaufen ab. Die Amplitude des ntSZ-Effekts in Verbindung mit Messungen der Synchrotronemission bei 1,4 GHz liefert Hinweise auf die volumen gemittelte Magnetfeldstaerke innerhalb des ICM. Wir identifizieren Galaxienhaufen die Radio Halos beherbergen und Synchrotronstrahlung emittieren in den All-Sky-Karten des Planck Satelliten um den ntSZ-Effekt zu messen und die Magnetfeldstärke einzuschraenken. Des Weiteren untersuchen wir, wie sich die Messungen durch kommende bodengestuetzte CMB Experimente verbessern lassen.
Paritaetsverletzung kann eine kosmische Doppelbrechung erzeugen, die in der CMB-Polarisation detektiert werden kann. In juengster Zeit wurden mehrere Methoden zur Messung der kosmischen Doppelbrechung anhand von Planck - und WMAP -Daten eingesetzt. Eine große Herausforderung bei der Messung ist die Fehlkalibrierung der Polarisationsrichtung der Detektoren, die im Mikrowellenbereich beobachtet werden. Diese Herausforderung kann durch die absolute Winkel Kalibrierung der Instrumente mit einer hellen, bekannten astrophysikalischen Quelle geloest werden. In dieser Arbeit versuchen wir eine absolute Polarisationswinkel Kalibrierung der Planck Detektoren mit Beobachtungen des Crab Nebula im Mikrowellen- und Röntgenbereich.
Eine weitere Herausforderung fuer genaue Messungen des CMB ist das raeumlich und zeitlich korrelierte Detektor- und atmosphaerische Rauschen, das die Rekonstruktion von CMB-Karten aus zeitlich-geordneten Daten (TOD) erschwert. Bestimmte Strategien, wie ein Teleskop den Himmel abtastet und wie die Rohdaten reduziert werden, koennen eingesetzt werden, um die Auswirkungen dieser Rauschkomponenten zu mildern. Um diese Effekte und die verwendeten Strategien zu untersuchen, haben wir eine Simulationspipeline basierend auf dem Software-Frameworks TOAST entwickelt, die es uns erlaubt TOD Daten eines zukuenftigen bodengebundenen Sub-mm-Teleskops zu erzeugen. Wir verwenden diese Simulationen, um die stoerenden Effekte aufzuzeigen, die durch diese Rauschkomponenten auf der Kartenebene entstehen, und eroertern mehrere Methoden zur Kartenerstellung, um diese zu minimieren.
In dieser Arbeit stellen wir fest, dass die kombinierte Empfindlichkeit von kommenden CMB-Experimenten und eine breite Frequenzabdeckung im sub-mm-Bereich zu einer besseren Charakterisierung von Vordergruenden sowie einer verbesserten Einschraenkungen von Abweichungen vom Schwarzkoerperspektrum des CMBs fuehrt. Waehrend Planck Beobachtungen des Crab Nebula zu einer verzerrten Schaetzungen des Positionswinkels der linearen Polarisation ergeben, unterstreicht dieses Ergebnis die Notwendigkeit spezieller bodengestuetzter Messungen. Diese ermoeglichen unabhaengige Methoden zur Kalibrierung von CMB-Instrumenten und der genauen Messung der Polarisation des CMB
The RNA-binding protein Pumilio2 regulates cell fate decisions in the adult hippocampus neurogenic niche
Get PDFThe representation of the extratropical tropopause in the ECMWF model evaluated by lidar and radiosonde observations
Get PDFAccurate initial conditions in numerical weather prediction (NWP) models are a fundamental prerequisite for reliable weather forecasts. A key to further improving weather forecasts is to remove systematic errors (i.e., biases) in the initial conditions, which requires a robust identification of these biases and their causes in NWP models. This work focuses on biases at the extratropical tropopause and its surrounding layer, the Upper Troposphere and Lower Stratosphere (UTLS). This region is characterised by sharp vertical gradients in temperature, wind and trace species such as water vapor. These gradients determine the distribution of potential vorticity whose distribution at the tropopause act as a waveguide for Rossby-waves and in turn, impact the weather evolution in the midlatitudes. Meteorological profile observations with high precision and vertical resolution are required that sufficiently capture the sharp temperature, wind and humidity gradients at the tropopause. However, the global observing network largely lacks such observations. In this thesis, campaign observations that fulfil these requirements are used to investigate systematic biases in initial conditions in the leading global NWP model, the Integrated Forecast System (IFS) of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), from a new perspective.
In the first part, highly-resolved and accurate airborne water vapor profile observations measured with a differential absorption lidar (DIAL) are used to study the lower-stratospheric moist bias in the ECMWF’s global reanalysis ERA5. 41 flights (six campaigns) provide 33,000 water vapor profiles over more than 200,000 km flight distance with high data coverage across the UTLS covering different seasons and synoptic situations representative of midlatitude weather. This unique dataset is suitable to address open questions regarding the LS moist bias in ERA5, in particular its vertical structure, its seasonal and synoptic variability and potential processes leading to this bias. The statistical comparison of the DIAL with the ERA5 humidity data shows a strong LS moist bias in the model with a maximum of 55 % at 1.3 km altitude above the tropopause. In addition, the analysis reveals the evidence for a decrease of this bias towards 4 km altitude in the LS. The LS moist bias is also found to be stronger in summer and covers a deeper layer at low tropopause heights associated with trough situations. Another novelty is that, for the first time, a connection of LS moist bias to mixing processes is investigated. Collocated ozone and water vapor DIAL data are used to classify the UTLS into tropospheric, stratospheric, and mixed air. The moist bias turned out to be especially strong in the mixing layer while it is weak in the tropospheric and stratospheric air. This highlights that overestimated transport processes across the tropopause in the model play a crucial role for the formation of the bias. One particular mixing process that transports large amounts of water vapor into the LS is overshooting convection. To test the sensitivity of the LS moist bias to the representation of convection in the IFS, DIAL data of a research flight with observed high convective activity are used to evaluate model output of two IFS versions with different convection parameterization. It is found that the IFS version with an overshooting convection limitation exhibits a reduced LS moist bias.
In the second part, data assimilation output is used to evaluate UTLS temperature and wind biases in the IFS and their impact on the tropopause representation in this model. Ideally, data assimilation should act to reduce biases in the background forecast and improve the analysis, however, the influence of data assimilation on the sharp vertical gradients near tropopause was an open question. This study investigates the influence of assimilated radiosondes on tropopause sharpness and altitude based on 9,729 profiles observed over North America, the Atlantic, and Europe in a one-month autumn period during the North Atlantic Waveguide Downstream Impact Experiment (NAWDEX) campaign. The observed temperature and wind profiles are compared with their model equivalents, i.e. the background and the analysis at the position and time of the observations (observation-space). The background overestimates (underestimates) temperature at the tropopause (in the LS) leading to a smoother change in static stability (N²), and thus to a less sharp tropopause. Additionally, the background underestimates wind speed across the entire UTLS, especially near the UT wind maximum. Data assimilation improves temperature and wind in the analysis and acts to sharpen temperature and wind gradients near the tropopause. This influence on temperature (wind) is stronger for sharper tropopauses (strong wind situations) which are also characterised by high background errors. In addition, a positive influence on the tropopause altitude is found. 500 nonoperational NAWDEX radiosondes are used in a special observing system experiment (OSE) that comprises two independent forecast runs, one with and one without assimilation of the 500 NAWDEX radiosondes. The OSE evaluation provides evidence that the tropopause sharpening and the improved wind profile can be mainly attributed to the assimilated radiosondes. An additional evaluation in model-space shows a similar average influence of data assimilation on temperature and wind beyond the observation location. Furthermore, a stronger influence on temperature and wind is indicated in regions associated with enhanced diabatic activity, such as the warm conveyor belt outflow.
This dissertation demonstrates how independent and assimilated campaign data can be effectively used to approach model biases at the tropopause from a novel perspective supporting progressive development of current NWP models. Findings on the LS moist bias in the IFS, obtained with the unique DIAL data, may contribute to reduce this error (and the associated temperature bias) in future IFS versions for instance by adjusting the representation of mixing processes, such as overshooting convection. The tropopause-based evaluation of data assimilation output not only provides new insights into the influence of assimilated radiosondes on temperature and wind at the tropopause in the IFS, but also paves the way for the application of these diagnostics to study observation impact and biases in other atmospheric phenomena relevant to NWP in the future
Characterizing the distribution of relative humidity in ice-clouds depending on location, evolution and meteorological conditions
Get PDFIce-clouds, found in the upper troposphere, cold, comparably thin and made up of ice crystals, play a significant role in the earth’s atmosphere system, mainly by affecting the radiation budget. Due to their unique characteristics among the clouds, they cause a net annual warming globally, thus contributing to phenomena like global warming and arctic amplification, i.e. the accelerated warming of the arctic.
Their macrophysical and optical characteristics, as well as their radiative effects are strongly dependent on their microphysical properties. These are in turn largely decided already during their formation, but might change as the cloud evolves. The process that takes place during the formation of ice clouds is itself steered by the location of the clouds and the ambient meteorological conditions.
The relative humidity over ice (RHi) is a parameter that connects the macrophysical to the microphysical properties. Depending on the ambient RHi an ice crystal forms following different pathways leading to clouds that have different microphysical properties. The vertical structure and distribution of RHi within an ice cloud changes with the clouds evolution and can be used as an indicator of the clouds age.
Despite the abovementioned, the understanding of how different ambient conditions affect the formation and evolution of ice clouds and the small-scale microphysical processes that take place during their formation are not yet completely understood, which also leads to challenges in their modelling. Moreover, their exact radiative effects are also not perfectly quantified, although it is accepted that they cause warming. Ice-clouds are also frequently underrepresented in many global forecasting models, which use simple parametrizations, frequently not allowing high RHi values necessary for ice-cloud formation via all possible pathways.
In this work the RHi within and in the vicinity of ice-clouds measured by means of airborne lidar over the mid- and high latitudes is analyzed. Its dependence on location, ambient conditions and cloud age is investigated. It is found that ice-clouds that formed over the arctic are more frequently detected with high RHi values, indicating a difference in their formation process. After studying two cases over the midlatitudes, it is found that clouds at different evolutionary stages have a distinct RHi signature.
Regarding the formation process, it is found that clouds that formed in-situ over the midlatitudes are generally colder and more frequently subsaturated compared to ice-clouds with a liquid predecessor cloud. Ice-clouds over the arctic are studied depending on the ambient conditions. Clouds that were measured during intrusions of warm air into the arctic from the midlatitudes were geometrically and optically thicker compared to clouds measured in undisturbed arctic conditions and more frequently supersaturated. A study of the microphysical properties also revealed differences for the two cloud types.Eiswolken befinden sich in der oberen Troposphäre, sind kalt und vergleichsweise dünn und bestehen aus Eiskristallen. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Erdatmosphäre, vor allem indem sie den Strahlungshaushalt beeinflussen. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften unter den Wolken, verursachen sie weltweit eine jährliche Nettoerwärmung und tragen so zu Phänomenen wie der globalen Erwärmung und der arktischen Verstärkung, d. h. der beschleunigten Erwärmung der Arktis, bei.
Ihre makrophysikalischen und optischen Eigenschaften sowie ihre Strahlungseffekte sind stark von ihren mikrophysikalischen Eigenschaften abhängig. Diese wiederum, werden größtenteils bereits während ihrer Entstehung festgelegt, können sich aber im Laufe der Entwicklung der Wolke ändern. Der Prozess, der bei der Bildung von Eiswolken stattfindet, wird seinerseits durch die Lage der Wolken und die meteorologischen Umgebungsbedingungen beeinflusst.
Die relative Luftfeuchtigkeit über Eis (RHi) ist ein Parameter, der die makrophysikalischen mit den mikrophysikalischen Eigenschaften verbindet. Je nach Umgebungsfeuchte bildet sich ein Eiskristall auf verschiedenen Wegen, was zu Wolken mit unterschiedlichen mikrophysikalischen Eigenschaften führt. Die vertikale Struktur und Verteilung von RHi innerhalb einer Eiswolke ändert sich mit der Entwicklung der Wolke und kann als Indikator für ihr Alter verwendet werden.
Die Auswirkungen unterschiedlicher Umgebungsbedingungen auf die Bildung und Entwicklung von Eiswolken und die kleinräumigen mikrophysikalischen Prozesse, die während ihrer Bildung ablaufen, sind noch nicht vollständig verstanden, was auch zu Problemen bei ihrer Modellierung führt. Darüber hinaus sind auch ihre Strahlungseffekte noch nicht genau quantifiziert, obwohl anerkannt ist, dass sie eine Erwärmung verursachen. Eiswolken sind auch in vielen globalen Vorhersagemodellen häufig unterrepräsentiert, da diese einfache Parametrisierungen verwenden, die häufig keine hohen RHi-Werte zulassen, die für ihre Bildung erforderlich sind.
In dieser Arbeit wird der RHi-Wert innerhalb und in der Nähe von Eiswolken analysiert, der mit Hilfe von luftgestützten Lidar-Messungen über den mittleren und hohen Breiten gemessen wurde. Untersucht wird seine Abhängigkeit von Standort, Umgebungsbedingungen und Wolkenalter. Es zeigt sich, dass Eiswolken, die sich über der Arktis gebildet haben, häufiger hohe RHi-Werte aufweisen, was auf einen Unterschied in ihrem Entstehungsprozess hinweist. Nach der Untersuchung von Fällen über den mittleren Breiten wird festgestellt, dass Wolken in verschiedenen Entwicklungsstadien eine deutliche RHi-Signatur aufweisen.
In Bezug auf den Entstehungsprozess wird festgestellt, dass Wolken, die sich in-situ über den mittleren Breiten gebildet haben, im Allgemeinen kälter und häufiger untersättigt sind als Eiswolken die aus einer Flüssigen Wolke stammen. Eiswolken über der Arktis werden in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen untersucht. Wolken, die während des Eindringens von Warmluft aus den mittleren Breiten in die Arktis gemessen wurden, waren im Vergleich zu Wolken, die unter ungestörten arktischen Bedingungen gemessen wurden, geometrisch und optisch dicker und häufiger übersättigt. Eine Untersuchung der mikrophysikalischen Eigenschaften ergab ebenfalls Unterschiede zwischen den beiden Wolkentypen
