云滴核化

水蒸气如何在气溶胶粒子上凝结形成初始云滴群。

Definition

云滴核化是水蒸气凝结到气溶胶粒子上，由此产生的溶液滴生长超过临界尺寸，成为活化云滴的过程。

Scope

涵盖均相和非均相核化、开尔文曲率效应和拉乌尔溶质效应、科勒理论和活化的临界过饱和度、活化对粒子大小和组成的依赖性，以及吸湿性气溶胶作为云凝结核的作用。

Core questions

• 为什么云不能通过大气中的自发凝结形成？
• 曲率和溶解溶质如何竞争以设定活化阈值？
• 哪些气溶胶粒子作为云凝结核最有效？

Key theories

科勒理论

科勒理论结合了开尔文效应（提高弯曲表面上的平衡蒸气压）和溶质效应（降低平衡蒸气压），以预测粒子活化所需的临界过饱和度。

Mechanisms

纯水滴的形成受到开尔文效应的抑制，该效应使得微小液滴上的平衡蒸气压非常高。大气中的液滴则是在吸湿性气溶胶粒子上形成的，这些粒子中溶解的溶质降低了平衡蒸气压。这些效应之间的竞争，由科勒曲线描述，给出了临界半径和临界过饱和度；达到此点的粒子会活化并自由生长为云滴，而较小的霾粒子则保持稳定平衡。

Clinical relevance

液滴活化将气溶胶丰度与云滴数量联系起来，从而影响云的亮度和寿命，这是气溶胶对气候间接效应的基础。

History

希尔丁·科勒于1936年提出了溶液滴平衡理论，为液滴活化提供了定量框架，至今仍是云核化研究的基础。

Key figures

• Hilding Kohler
• Hans Pruppacher

Seminal works

• kohler1936
• pruppacher1997

Frequently asked questions

什么是临界过饱和度？

临界过饱和度是科勒曲线的峰值；一旦环境过饱和度超过它，气溶胶粒子就会活化，其液滴会无限增长，而不是保持平衡。