雲凝結核と氷晶核

雲の液滴や氷晶の種となり、雲の形成と降水を制御するエアロゾル粒子。

Definition

雲凝結核と氷晶核は、それぞれ雲の液滴と氷晶が形成される場として機能する大気エアロゾルのサブセットである。

Scope

雲凝結核および氷晶核の発生源、組成、サイズ、それらの存在量と空間的変動性、雲粒数と氷晶濃度がこれらの粒子に依存すること、およびエアロゾルが雲の微細構造と降水に与える影響について扱う。

Core questions

• エアロゾル粒子が雲凝結核または氷晶核として効果的であるのはなぜか？
• これらの粒子の存在量は、雲粒および氷晶の濃度をどのように制御するのか？
• 自然発生源と人為的発生源は、雲核生成効果においてどのように異なるのか？

Key theories

雲の微細構造に対するエアロゾルの制御

核生成エアロゾルの数と特性は、雲粒と氷晶の濃度を決定し、エアロゾル汚染と雲の明るさ、寿命、降水を関連付けている。

Mechanisms

雲凝結核は、通常、約50ナノメートルより大きい可溶性または吸湿性の粒子であり、雲中に見られるわずかな過飽和度で活性化する。その数は雲粒濃度を大きく決定する。氷晶核ははるかに稀であり、不溶性の鉱物性粉塵、生物粒子、または均質核生成が許容するよりも高い温度で凍結を触媒する他の表面である傾向がある。核濃度が増加すると、より多数の小さな液滴または結晶が生成され、雲の反射率、寿命、および降水効率が変化する。

Clinical relevance

核生成エアロゾルは雲粒と氷の数を決定するため、気候に対する人間の影響の推定において最大の不確実性の一つを構成するエアロゾルと雲の相互作用を媒介する。

History

限られた数のエアロゾルが雲粒子を生成するという認識は20世紀初頭の研究に遡るが、凝結核、特に氷晶核の地球規模の分布とその気候への影響を定量化することは、20世紀後半から活発な研究課題となっている。

Key figures

• Meinrat Andreae
• Daniel Rosenfeld
• Paul DeMott

Seminal works

• andreae2008
• demott2010

Frequently asked questions

なぜ氷晶核は凝結核よりもはるかに稀なのか？

氷を生成するには、凍結を触媒するのに十分なほど氷の格子に密接に適合する粒子表面が必要であり、この特性は特定の鉱物性粉塵や生物粒子など、ごく一部のエアロゾルしか持たない。