云凝结核和冰核

播种云滴和冰晶的气溶胶粒子，控制云的形成和降水。

Definition

云凝结核和冰核粒子是大气气溶胶的子集，分别作为云滴和冰晶形成的场所。

Scope

涵盖云凝结核和冰核粒子的来源、组成和大小；它们的丰度和空间变异性；云滴数量和冰晶浓度对这些粒子的依赖性；以及气溶胶对云微结构和降水的影响。

Core questions

• 什么使气溶胶粒子有效地成为云凝结核或冰核？
• 这些粒子的丰度如何控制云滴和冰的浓度？
• 自然源和人为源在云成核效应上有何不同？

Key theories

气溶胶对云微结构的影响

成核气溶胶的数量和特性决定了云滴和冰晶的浓度，将气溶胶污染与云的亮度、寿命和降水联系起来。

Mechanisms

云凝结核通常是直径大于约50纳米的可溶性或吸湿性粒子，在云中适度的过饱和度下活化；它们的数量主要决定云滴浓度。冰核粒子则稀少得多，往往是不溶性矿物粉尘、生物粒子或其他表面，它们在比均相成核允许的温度更高的温度下催化冻结。增加核浓度会产生更多数量、更小的液滴或晶体，从而改变云的反射率、寿命和降水效率。

Clinical relevance

由于成核气溶胶决定云滴和冰的数量，它们介导了气溶胶-云相互作用，这是人类对气候影响估计中最大的不确定性之一。

History

对有限的气溶胶群播种云粒子的认识可以追溯到20世纪早期的工作，但自20世纪末以来，量化凝结核特别是冰核的全球分布及其气候影响一直是活跃的研究焦点。

Key figures

• Meinrat Andreae
• Daniel Rosenfeld
• Paul DeMott

Seminal works

• andreae2008
• demott2010

Frequently asked questions

为什么冰核比凝结核稀少得多？

冰的形成需要粒子表面与冰晶格足够紧密地匹配以催化冻结，这种特性只有一小部分气溶胶（如某些矿物粉尘和生物粒子）才具备。