Jádra kondenzace v oblacích - Cloud condensation nuclei

Znečištění aerosolem nad severní Indií a Bangladéšem ( satelitní snímek NASA)

Cloudová kondenzační jádra ( CCN ), také známá jako zárodečná zrna , jsou malé částice typicky 0,2  µm nebo 1/100 velikosti kapičky mraku, na které kondenzuje vodní pára . Voda k přechodu z páry na kapalinu vyžaduje neplynný povrch ; tomuto procesu se říká kondenzace . V atmosféře Země se tento povrch prezentuje jako drobné pevné nebo kapalné částice zvané CCN. Pokud nejsou přítomny žádné CCN, lze vodní páru podchladit na přibližně -13 ° C (9 ° F) po dobu 5–6 hodin, než se spontánně vytvoří kapičky. (To je základem oblakové komory pro detekci subatomárních částic.) Při teplotách nad bodem mrazu by musel být vzduch přesycen na přibližně 400%, než by se mohly vytvořit kapičky.

Koncept CCN se používá v cloudovém očkování , které se snaží podpořit dešťové srážky nasazením vzduchu kondenzačními jádry. Dále bylo navrženo, že vytváření takových jader by mohlo být použito pro zesvětlení mořského mraku , techniku klimatického inženýrství .

Velikost, hojnost a složení

Typická dešťová kapka má průměr asi 2 mm, typická kapička mraku je řádově 0,02 mm a typické cloudové kondenzační jádro ( aerosol ) má průměr řádově 0,0001 mm nebo 0,1 µm nebo větší. Počet jader kondenzace mraků ve vzduchu lze měřit a pohybuje se mezi přibližně 100 až 1 000 na centimetr krychlový. Celková hmotnost CCN vstříknutých do atmosféry byla odhadnuta na 2 x 10 12  kg za rok.

Existuje mnoho různých typů atmosférických částic, které mohou působit jako CCN. Částice mohou být složeny z prachu nebo jílu , sazí nebo černého uhlíku z pastvin nebo lesních požárů, mořské soli z rozprašovače oceánských vln, sazí z továrních komínů nebo spalovacích motorů, síranu ze sopečné činnosti, fytoplanktonu nebo oxidace oxidu siřičitého a sekundárního organická hmota vzniklá oxidací těkavých organických sloučenin . Schopnost těchto různých typů částic vytvářet oblakové kapičky se liší podle jejich velikosti a také přesného složení, protože hygroskopické vlastnosti těchto různých složek jsou velmi odlišné. Síran a mořská sůl například snadno absorbují vodu, zatímco saze, organické uhlíky a minerální částice nikoli. To je ještě komplikovanější skutečností, že mnoho chemických látek může být smícháno v částicích (zejména síran a organické uhlík). Navíc, zatímco některé částice (jako jsou saze a minerály) nevytvářejí velmi dobré CCN, v chladnějších částech atmosféry fungují jako jádra ledu .

Počet a typ CCN může ovlivnit množství srážek, životnost a radiační vlastnosti mraků, jakož i množství, a tedy i vliv na změnu klimatu . Modelovací výzkum vedený Marciou Baker odhalil, že zdroje a propady jsou vyvážené, což vede ke stabilním úrovním CCN v atmosféře. Existují také spekulace, že sluneční variace může ovlivnit vlastnosti mraků prostřednictvím CCN, a tedy ovlivnit klima .

Fytoplankton kvete v Severním moři a Skagerraku - NASA

Role fytoplanktonu

Sulfátový aerosol (SO 4 2− a kapičky kyseliny methansulfonové ) působí jako CCN. Tyto sulfátové aerosoly se částečně tvoří z dimethylsulfidu (DMS) produkovaného fytoplanktonem v otevřeném oceánu. Velké květy řas v povrchových vodách oceánů se vyskytují v široké škále zeměpisných šířek a přispívají značnou DMS do atmosféry, aby fungovaly jako jádra. Myšlenka, že zvýšení globální teploty by také zvýšilo aktivitu fytoplanktonu, a tudíž i počty CCN, byla považována za možný přírodní jev, který by působil proti klimatickým změnám . Vědci v určitých oblastech pozorovali nárůst fytoplanktonu, ale příčiny jsou nejasné.

Proti-hypotéza je uvedena v knize The Revenge of Gaia , knize Jamese Lovelocka . Oteplující se oceány se pravděpodobně stratifikují , přičemž většina oceánských živin je zachycena ve studených spodních vrstvách, zatímco většina světla potřebného pro fotosyntézu v teplé horní vrstvě. V tomto scénáři, bez živin, by mořský fytoplankton klesal, stejně jako jádra kondenzace sulfátových mraků a vysoké albedo spojené s nízkou oblačností. Toto je známé jako hypotéza CLAW (pojmenovaná podle iniciál autorů článku z Nature z roku 1987 ), ale dosud nebyly hlášeny žádné přesvědčivé důkazy.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy