Noyaux de condensation et noyaux glaçogènes

Les particules d'aérosol qui ensemencent les gouttelettes nuageuses et les cristaux de glace, contrôlant ainsi la formation et la précipitation des nuages.

Definition

Les noyaux de condensation nuageuse et les particules glaçogènes sont les sous-ensembles d'aérosols atmosphériques qui agissent, respectivement, comme les sites sur lesquels se forment les gouttelettes nuageuses et les cristaux de glace.

Scope

Aborde les sources, la composition et la taille des noyaux de condensation nuageuse et des particules glaçogènes ; leur abondance et leur variabilité spatiale ; la dépendance du nombre de gouttelettes nuageuses et de la concentration de cristaux de glace vis-à-vis de ces particules ; et l'influence qui en résulte des aérosols sur la microstructure des nuages et les précipitations.

Core questions

• Qu'est-ce qui rend une particule d'aérosol efficace en tant que noyau de condensation nuageuse ou noyau glaçogène ?
• Comment l'abondance de ces particules contrôle-t-elle les concentrations de gouttelettes nuageuses et de glace ?
• Comment les sources naturelles et anthropiques diffèrent-elles dans leurs effets de nucléation des nuages ?

Key theories

Contrôle de la microstructure des nuages par les aérosols

Le nombre et les propriétés des aérosols nucléants déterminent la concentration des gouttelettes nuageuses et des cristaux de glace, reliant ainsi la pollution par les aérosols à la luminosité, à la durée de vie et aux précipitations des nuages.

Mechanisms

Les noyaux de condensation nuageuse sont généralement des particules solubles ou hygroscopiques d'une taille supérieure à environ 50 nanomètres qui s'activent aux sursaturations modestes rencontrées dans les nuages ; leur nombre détermine en grande partie la concentration des gouttelettes nuageuses. Les particules glaçogènes sont beaucoup plus rares et tendent à être des poussières minérales insolubles, des particules biologiques ou d'autres surfaces qui catalysent la congélation à des températures plus élevées que ne le permet la nucléation homogène. L'augmentation des concentrations de noyaux produit des gouttelettes ou des cristaux plus nombreux et plus petits, modifiant ainsi la réflectivité, la durée de vie et l'efficacité des précipitations des nuages.

Clinical relevance

Étant donné que les aérosols nucléants déterminent le nombre de gouttelettes nuageuses et de cristaux de glace, ils sont les médiateurs des interactions aérosol-nuage qui constituent l'une des plus grandes incertitudes dans les estimations de l'influence humaine sur le climat.

History

La reconnaissance qu'une population limitée d'aérosols ensemence les particules nuageuses remonte aux travaux du début du XXe siècle, mais la quantification de la distribution mondiale des noyaux de condensation et surtout des noyaux glaçogènes et de leurs effets climatiques est un axe de recherche actif depuis la fin du XXe siècle.

Key figures

• Meinrat Andreae
• Daniel Rosenfeld
• Paul DeMott

Seminal works

• andreae2008
• demott2010

Frequently asked questions

Pourquoi les noyaux glaçogènes sont-ils beaucoup plus rares que les noyaux de condensation ?

L'initiation de la glace nécessite une surface de particule qui corresponde suffisamment au réseau cristallin de la glace pour catalyser la congélation, une propriété que seule une petite fraction des aérosols, tels que certaines poussières minérales et particules biologiques, possède.