Nucleação de Gotículas de Nuvem

Como o vapor de água se condensa em partículas de aerossol para formar a população inicial de gotículas de nuvem.

Definition

A nucleação de gotículas de nuvem é o processo pelo qual o vapor de água se condensa em uma partícula de aerossol e a gotícula de solução resultante cresce além de um tamanho crítico para se tornar uma gotícula de nuvem ativada.

Scope

Abrange a nucleação homogênea e heterogênea, o efeito de curvatura de Kelvin e o efeito de soluto de Raoult, a teoria de Köhler e a supersaturação crítica para ativação, a dependência da ativação do tamanho e composição da partícula, e o papel do aerossol higroscópico como núcleos de condensação de nuvens.

Core questions

• Por que as nuvens não podem se formar por condensação espontânea na atmosfera?
• Como a curvatura e o soluto dissolvido competem para definir o limiar de ativação?
• Quais partículas de aerossol são mais eficazes como núcleos de condensação de nuvens?

Key theories

Teoria de Köhler

A teoria de Köhler combina o efeito Kelvin, que eleva a pressão de vapor de equilíbrio sobre superfícies curvas, com o efeito do soluto, que a diminui, para prever a supersaturação crítica na qual uma partícula se ativa.

Mechanisms

A formação de gotículas de água pura é inibida pelo efeito Kelvin, que torna a pressão de vapor de equilíbrio sobre uma gotícula minúscula muito alta. As gotículas atmosféricas, em vez disso, formam-se em partículas de aerossol higroscópicas cujo soluto dissolvido diminui a pressão de vapor de equilíbrio. A competição entre esses efeitos, descrita pela curva de Köhler, resulta em um raio crítico e uma supersaturação crítica; partículas que atingem esse ponto ativam e crescem livremente como gotículas de nuvem, enquanto partículas de névoa menores permanecem em equilíbrio estável.

Clinical relevance

A ativação de gotículas liga a abundância de aerossóis ao número de gotículas de nuvem e, portanto, ao brilho e à vida útil das nuvens, a base do efeito indireto dos aerossóis no clima.

History

Hilding Köhler formulou a teoria do equilíbrio de gotículas de solução em 1936, fornecendo a estrutura quantitativa para a ativação de gotículas que permanece a base dos estudos de nucleação de nuvens.

Key figures

• Hilding Kohler
• Hans Pruppacher

Seminal works

• kohler1936
• pruppacher1997

Frequently asked questions

O que é supersaturação crítica?

A supersaturação crítica é o pico da curva de Köhler; uma vez que a supersaturação ambiente a excede, uma partícula de aerossol se ativa e sua gotícula cresce indefinidamente em vez de permanecer em equilíbrio.