Морская соль в аэрозоле
Аэрозоль морской соли , который первоначально образуется из морских брызг , является одним из наиболее широко распространенных природных аэрозолей . Аэрозоли морской соли характеризуются как несветопоглощающие, высокогигроскопичные и имеющие крупный размер частиц . однократного рассеяния Некоторые аэрозоли с преобладанием морской соли могут иметь альбедо до ~0,97. [1] Благодаря гигроскопии частицы морской соли могут служить очень эффективными ядрами конденсации облаков (CCN), изменяя отражательную способность облаков , время жизни и выпадения осадков процесс . Согласно отчету МГЭИК , общий поток морской соли из океана в атмосферу составляет ~3300 тераграммов (Тг) в год. [2]
Формирование
[ редактировать ]Многие физические процессы на поверхности океана могут образовывать аэрозоли морской соли. Одной из частых причин является лопание пузырьков воздуха , которые уносятся ветром во время формирования бараков . Другой – срыв капель с вершин волн. [3] Скорость ветра является ключевым фактором, определяющим производительность в обоих механизмах. Концентрация частиц морской соли может достигать 50 см. −3 или более при сильном ветре (>10 мс −1 ), по сравнению с ~10 см −3 или меньше при умеренном ветровом режиме. [3] Из-за зависимости от скорости ветра можно было бы ожидать, что образование частиц морской соли и его воздействие на климат могут меняться в зависимости от изменения климата .
Характеристики
[ редактировать ]Химические соединения
[ редактировать ]Аэрозоли морской соли в основном состоят из хлорида натрия (NaCl), но и других химических ионов , которые часто встречаются в морской воде, таких как K + , мг 2+ , Как 2+ , ТАК 4 2− и так далее, тоже можно найти. Недавнее исследование показало, что аэрозоли морской соли также содержат значительное количество органических веществ . [4] [5] В основном органические материалы перемешиваются внутри из-за высыхания пузырьков воздуха на богатой органикой морской поверхности. [3] Доля органических компонентов увеличивается с уменьшением размера частиц. Содержащиеся органические материалы изменяют оптические свойства морской соли, а также гигроскопичность , особенно когда некоторое количество нерастворимых в нее попадает органических веществ.
Размеры
[ редактировать ]Размер аэрозолей морской соли варьируется в широком диапазоне от ~ 0,05 до 10 мкм в диаметре, при этом большая часть масс сосредоточена в супермикроном диапазоне (грубый режим), а наибольшая численная концентрация - в субмикронном диапазоне. Соответственно, аэрозоли морской соли имеют широкий диапазон времени жизни в атмосфере . Поскольку аэрозоли морской соли гигроскопичны , размер их частиц может варьироваться в зависимости от влажности почти в 2 раза. Аэрозоли морской соли по-разному влияют на образование сульфатного аэрозоля из-за разных размеров. Очень мелкие аэрозоли морской соли, диаметр которых ниже критического для активации капель при низких пересыщениях , могут служить зародышами роста частиц сульфата , в то время как более крупные частицы морской соли служат стоком для газообразного гидросульфата (H 2 SO 4 молекул ). , уменьшая количество сульфата, доступного для образования частиц режима накопления . [3]
Воздействие
[ редактировать ]Изменение радиационного баланса Земли
[ редактировать ]Аэрозоли морской соли могут изменить радиационный баланс Земли за счет прямого рассеяния солнечной радиации (прямой эффект) и косвенного изменения альбедо облаков , выступая в качестве CCN (косвенный эффект). Различные модели дают разные прогнозы среднегодового радиационного воздействия, вызванного прямым воздействием морской соли, но большинство предыдущих исследований дают цифры около 0,6–1,0 Вт·м. −2 . [6] [7] Радиационное воздействие, вызванное косвенными эффектами, демонстрирует еще большие различия в предсказаниях модели из-за параметризации косвенного воздействия аэрозоля. Однако результаты модели [6] [7] оказывают более сильное косвенное воздействие на Южное полушарие .
Влияние на процесс выпадения осадков
[ редактировать ]Как и все другие растворимые аэрозоли, увеличение количества морских солей нормального размера подавляет процесс выпадения осадков в теплых облаках за счет увеличения концентрации облачных капель и уменьшения их размера. Кроме того, они активизируют выпадение осадков в смешанных облаках, поскольку, как только подавленные более мелкие облачные капли поднимаются выше уровня замерзания, больше скрытого тепла . высвобождается из-за замерзания облачных капель [8] Кроме того, добавление гигантских аэрозолей морской соли в загрязненные облака может ускорить процесс выпадения осадков, поскольку гигантские CCN могут образовывать крупные частицы, которые собирают другие более мелкие капли облаков и превращаются в капли дождя. [9] Капли облаков, образующиеся на гигантских аэрозолях морской соли, могут расти гораздо быстрее в результате конденсации, чем капли облаков, образующиеся на мелких растворимых аэрозольных частицах, поскольку гигантские капли облаков морской соли могут оставаться каплями концентрированного раствора в течение длительного времени после того, как они уносятся в облако. Скорость конденсационного роста таких капель может быть более чем в два раза выше, чем у капель, образующихся на мелких аэрозольных частицах, и в отличие от обычных облачных капель, капли, образующиеся на самых крупных из гигантских аэрозолей морской соли, могут даже расти за счет конденсации в перенасыщенных облачных нисходящих потоках. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Маккомиски А. (редактор), Эндрюс Э. и др., Аэрозоли и радиация - Лаборатория исследования системы Земли NOAA
- ^ Третий оценочный отчет МГЭИК: Изменение климата, 2001 г. (ТДО)
- ^ Перейти обратно: а б с д Левин, Зев; Коттон, Уильям Р., ред. (2009). Влияние аэрозольного загрязнения на осадки . дои : 10.1007/978-1-4020-8690-8 . ISBN 978-1-4020-8689-2 .
- ^ Кавалли, Ф. (2004). «Достижения в характеристике органических веществ с разбивкой по размеру в морском аэрозоле над Северной Атлантикой». Журнал геофизических исследований . 109 . дои : 10.1029/2004JD005137 .
- ^ О'Дауд, Колин Д.; Факкини, Мария Кристина; Кавалли, Фабриция; Цебурнис, Дариус; Мирча, Михаэла; Дечезари, Стефано; Фузи, Сандро; Юн, Ён Джун; Пюто, Жан-Филипп (2004). «Биогенно-обусловленный органический вклад в морские аэрозоли». Природы . 431 (7009): 676–680. дои : 10.1038/nature02959 . ПМИД 15470425 .
- ^ Перейти обратно: а б Ма, Х.; фон Зальцен, К.; Ли, Дж. (2008). «Моделирование аэрозоля морской соли и его прямого и косвенного воздействия на климат» (PDF) . Химия и физика атмосферы . 8 (5): 1311–1327. дои : 10.5194/acp-8-1311-2008 .
- ^ Перейти обратно: а б Аяш, Тарек; Гонг, Суньлин; Цзя, Чарльз К. (2008). «Прямое и косвенное коротковолновое радиационное воздействие аэрозолей морской соли» . Журнал климата . 21 (13): 3207–3220. дои : 10.1175/2007jcli2063.1 .
- ^ Розенфельд, Д.; Ломанн, У.; Рага, Великобритания; О'Дауд, компакт-диск; Кулмала, М.; Фаззи, С.; Рейссел, А.; Андреа, Миссури (2008). «Наводнение или засуха: как аэрозоли влияют на осадки?». Наука . 321 (5894): 1309–1313. дои : 10.1126/science.1160606 . ПМИД 18772428 .
- ^ Джонсон, Дэвид Б. (1982). «Роль гигантских и ультрагигантских аэрозольных частиц в инициировании теплого дождя» . Журнал атмосферных наук . 39 (2): 448–460. doi : 10.1175/1520-0469(1982)039<0448:trogau>2.0.co;2 .
- ^ Йенсен, Йорген Б.; Ньюджент, Элисон Д. (март 2017 г.). «Конденсационный рост капель, образовавшихся на гигантских частицах аэрозоля морской соли» . Журнал атмосферных наук (представлена рукопись). 74 (3): 679–697. doi : 10.1175/JAS-D-15-0370.1 .