Atmosphärische Aerosole
Die Quellen, Dynamik, Zusammensetzung und optischen Effekte der in der Atmosphäre suspendierten festen und flüssigen Partikel.
Definition
Atmosphärische Aerosole sind Suspensionen feiner fester und flüssiger Partikel in der Luft, zusammen mit den Prozessen, die sie erzeugen, umwandeln, transportieren und entfernen.
Scope
Dieser Bereich umfasst die Bildung von Aerosolpartikeln durch Nukleation und Emission, deren Wachstum, Koagulation und Entfernung, ihre chemische Zusammensetzung einschließlich sekundärer organischer Materialien, ihre Größenverteilungen und ihre Wechselwirkung mit Strahlung und Wolken. Er erstreckt sich über die physikalische Dynamik von Partikelpopulationen und die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Luftqualität und das Klima.
Sub-topics
Core questions
- Wie bilden sich Aerosolpartikel in der Atmosphäre und entwickeln sich?
- Was steuert die Aerosol-Größenverteilungen und Lebensdauern?
- Wie beeinflussen Aerosole Strahlung, Wolken und Luftqualität?
Key theories
- Aerosol-allgemeine dynamische Gleichung
- Eine Populationsbilanz, die beschreibt, wie Nukleation, Kondensation, Koagulation und Deposition zusammen die sich entwickelnde Aerosol-Größenverteilung formen.
- Direkte und indirekte Strahlungseffekte von Aerosolen
- Aerosole streuen und absorbieren Sonnenlicht direkt und modifizieren Wolkeneigenschaften indirekt, wodurch eine Nettoabkühlung entsteht, die die Treibhausgas-Erwärmung teilweise ausgleicht.
Mechanisms
Aerosole werden direkt als primäre Partikel emittiert oder in situ durch Nukleation und Kondensation von schwerflüchtigen Dämpfen gebildet. Ihre Größenverteilung entwickelt sich durch Kondensationswachstum, Koagulation kleinerer Partikel und Entfernung durch trockene Deposition und nasse Auswaschung. Partikelgröße und -zusammensetzung bestimmen, wie stark Aerosole Strahlung streuen und absorbieren und wie leicht sie als Wolkenkondensationskeime wirken, wodurch die Aerosoldynamik sowohl mit der Luftqualität als auch mit dem Klimaantrieb verknüpft wird.
Clinical relevance
Aerosole sind der Hauptbestandteil der partikulären Luftverschmutzung, die die menschliche Gesundheit und die Sicht beeinträchtigt, und Aerosol-Strahlungs- und Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen gehören zu den größten Unsicherheiten beim Klimaantrieb.
History
Die Aerosolwissenschaft entwickelte sich aus frühen Studien zur Kondensation von Aitken und Wilson, wurde durch Wolkenkammer- und Instrumentierungsarbeiten im zwanzigsten Jahrhundert vorangetrieben und wurde zu einem zentralen Thema der Klimawissenschaft, als die Strahlungsrolle von Partikeln in aufeinanderfolgenden IPCC-Bewertungen quantifiziert wurde.
Key figures
- John Seinfeld
- Spyros Pandis
- William Hinds
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Seminal works
- seinfeldPandis2016
- boucher2013
Frequently asked questions
- Erwärmen oder kühlen Aerosole das Klima?
- Die meisten Aerosole kühlen das Klima, indem sie Sonnenlicht streuen und Wolken aufhellen, obwohl absorbierende Partikel wie Ruß erwärmen; der Nettoeffekt ist ein teilweiser Ausgleich der Treibhausgas-Erwärmung.