Ядра конденсации облаков и ледяные ядра

Аэрозольные частицы, которые служат затравкой для облачных капель и ледяных кристаллов, контролируя образование и осадки облаков.

Definition

Ядра конденсации облаков и ледообразующие частицы — это подмножества атмосферного аэрозоля, которые действуют, соответственно, как места, на которых образуются облачные капли и ледяные кристаллы.

Scope

Охватывает источники, состав и размер ядер конденсации облаков и ледообразующих частиц; их распространенность и пространственную изменчивость; зависимость количества облачных капель и концентрации ледяных кристаллов от этих частиц; а также результирующее влияние аэрозолей на микроструктуру облаков и осадки.

Core questions

• Что делает аэрозольную частицу эффективной в качестве ядра конденсации облаков или ледяного ядра?
• Как обилие этих частиц контролирует концентрацию облачных капель и льда?
• Чем природные и антропогенные источники различаются по своему влиянию на образование облаков?

Key theories

Контроль микроструктуры облаков аэрозолями

Количество и свойства нуклеирующих аэрозолей определяют концентрацию облачных капель и ледяных кристаллов, связывая загрязнение аэрозолями с яркостью облаков, их временем жизни и осадками.

Mechanisms

Ядра конденсации облаков обычно представляют собой растворимые или гигроскопичные частицы размером более 50 нанометров, которые активируются при умеренных пересыщениях, наблюдаемых в облаках; их количество в значительной степени определяет концентрацию облачных капель. Ледообразующие частицы гораздо реже встречаются и, как правило, представляют собой нерастворимую минеральную пыль, биологические частицы или другие поверхности, которые катализируют замерзание при более высоких температурах, чем это позволяет гомогенное зарождение. Увеличение концентрации ядер приводит к образованию более многочисленных, но меньших по размеру капель или кристаллов, изменяя отражательную способность облаков, их время жизни и эффективность осадков.

Clinical relevance

Поскольку нуклеирующие аэрозоли определяют количество облачных капель и льда, они опосредуют взаимодействия аэрозоль-облако, которые представляют собой одну из самых больших неопределенностей в оценках влияния человека на климат.

History

Признание того, что ограниченная популяция аэрозолей служит затравкой для облачных частиц, относится к работам начала XX века, но количественная оценка глобального распределения ядер конденсации и особенно ледяных ядер, а также их климатических эффектов является активным направлением исследований с конца XX века.

Key figures

• Meinrat Andreae
• Daniel Rosenfeld
• Paul DeMott

Seminal works

• andreae2008
• demott2010

Frequently asked questions

Почему ледяные ядра встречаются гораздо реже, чем ядра конденсации?

Для инициации льда требуется поверхность частицы, которая достаточно точно соответствует кристаллической решетке льда, чтобы катализировать замерзание — свойство, которым обладает лишь небольшая часть аэрозолей, таких как определенная минеральная пыль и биологические частицы.