Ледяное ядро

Ядро льда , также известное как зародышеобразующая частица льда ( INP ), представляет собой частицу, которая действует как ядро для образования кристаллов льда в атмосфере .

Механизмы зарождения льда

Существует ряд механизмов зарождения льда в атмосфере, посредством которых ядра льда могут катализировать образование частиц льда. В верхних слоях тропосферы водяной пар может оседать непосредственно на твердых частицах. В облаках с температурой выше -37 °C, где жидкая вода может сохраняться в переохлажденном состоянии, ядра льда могут вызвать замерзание капель. ^[1]

Контактное зарождение может произойти, если ядро льда сталкивается с переохлажденной каплей, но более важный механизм замерзания заключается в том, что ядро льда погружается в переохлажденную каплю воды, а затем вызывает замерзание.

В отсутствие частиц, образующих зародыши льда, капли чистой воды могут сохраняться в переохлажденном состоянии до температур, приближающихся к -37 ° C, где они замерзают гомогенно. ^[2]^[3]^[4]

Согласно Web of Science, ключевое слово «зародышеобразование льда», которое появлялось в категориях Met Atm Sci и Env Sci до декабря 2021 года, было построено на основе количества опубликованных статей.

Существует несколько исследовательских групп, которые изучают свойства атмосферных аэрозолей зародышеобразования льда (например, см. исследовательскую статью FIN-02 ДеМотта и др., 2018 г. или исследование взаимного сравнения измерений FIN-02 INP). ^[5]). Возможность исследования нуклеации льда также доступна по телефону пользователя в EMSL, PNNL. ^[6]

Динамика облаков

Частицы льда могут оказывать существенное влияние на динамику облаков . Известно, что они играют важную роль в процессах, посредством которых облака могут электризоваться, что приводит к возникновению молний . Известно также, что они способны образовывать семена для капель дождя . Стало ясно, что концентрация частиц, образующих зародыши льда, в неглубоких облаках является ключевым фактором обратной связи между облаками и климатом. ^[7]^[8]

Атмосферные твердые частицы

Многие различные типы атмосферных твердых частиц могут действовать как ядра льда, как природные, так и антропогенные, включая те, которые состоят из пустынной пыли, сажи, органических веществ, бактерий (например, Pseudomonas syringae ), пыльцы, спор грибов и вулканического пепла, среди других. ^[1]^[9] Однако точный потенциал нуклеации каждого типа сильно варьируется в зависимости от конкретных атмосферных условий. Очень мало известно о пространственном распределении этих частиц, их общей значимости для глобального климата посредством образования ледяных облаков и о том, сыграла ли человеческая деятельность важную роль в изменении этих эффектов.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Мюррей; и др. (2012). «Зародышеобразование льда частицами, погруженными в переохлажденные облачные капли» . Chem Soc Rev. 41 (19): 6519–6554. дои : 10.1039/c2cs35200a . ПМИД 22932664 .
^ Кулкарни Г (2014). «Зародышеобразование льда в голых и покрытых серной кислотой частицах минеральной пыли и влияние на свойства облаков» . Журнал геофизических исследований . 119 (16): 9993–10011. Бибкод : 2014JGRD..119.9993K . дои : 10.1002/2014JD021567 . S2CID 133885221 .
^ Куп, Т. (25 марта 2004 г.). «Гомогенное зародышеобразование льда в воде и водных растворах» . Журнал физической химии . 218 (11): 1231–1258. дои : 10.1524/зпч.218.11.1231.50812 . S2CID 46915879 . Архивировано из оригинала 11 августа 2012 г. Проверено 7 апреля 2008 г.
^ Мюррей Б. (2010). «Гомогенное зародышеобразование льда в воде и водных растворах». Физическая химия Химическая физика . 12 (35): 10380–10387. Бибкод : 2010PCCP...1210380M . дои : 10.1039/c003297b . ПМИД 20577704 .
^ ДеМотт, Пол Дж. (19 ноября 2018 г.). «Пятый международный семинар по нуклеации льда, фаза 2 (FIN-02): лабораторное взаимное сравнение измерений нуклеации льда» . Методы измерения атмосферы . 11 (11). Коперник ГмбХ: 6231–6257. Бибкод : 2018AMT....11.6231D . дои : 10.5194/amt-11-6231-2018 . ISSN 1867-8548 .
^ «Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде: помещение для пользователей Управления науки Министерства энергетики» . Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде . Проверено 13 июля 2023 г.
^ Мюррей, Бенджамин Дж.; Карслоу, Кеннет С.; Филд, Пол Р. (21 августа 2020 г.). «Мнение: климатическая обратная связь по фазе облаков и важность частиц, образующих ледяные ядра» . дои : 10.5194/acp-2020-852 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Вергара-Темпрадо, Хесус; Милтенбергер, Аннетт К.; Фуртадо, Калли; Гросвенор, Дэниел П.; Шипвей, Бен Дж.; Хилл, Адриан А.; Уилкинсон, Джонатан М.; Филд, Пол Р.; Мюррей, Бенджамин Дж.; Карслоу, Кен С. (13 марта 2018 г.). «Сильный контроль отражательной способности облаков Южного океана с помощью зародышеобразующих лед частиц» . Труды Национальной академии наук . 115 (11): 2687–2692. Бибкод : 2018PNAS..115.2687V . дои : 10.1073/pnas.1721627115 . ПМЦ 5856555 . ПМИД 29490918 .
^ Кристнер BC, Моррис CE, Форман CM, Кай Р., Сэндс, округ Колумбия (2008). «Повсеместное распространение биологических зародышей льда в снегопадах». Наука . 319 (5867): 1214. Бибкод : 2008Sci...319.1214C . CiteSeerX 10.1.1.395.4918 . дои : 10.1126/science.1149757 . ПМИД 18309078 . S2CID 39398426 .

[Murray2012-1] Jump up to: ^а ^б Мюррей; и др. (2012). «Зародышеобразование льда частицами, погруженными в переохлажденные облачные капли» . Chem Soc Rev. 41 (19): 6519–6554. дои : 10.1039/c2cs35200a . ПМИД 22932664 .

[Kulkarni2015-2] Кулкарни Г (2014). «Зародышеобразование льда в голых и покрытых серной кислотой частицах минеральной пыли и влияние на свойства облаков» . Журнал геофизических исследований . 119 (16): 9993–10011. Бибкод : 2014JGRD..119.9993K . дои : 10.1002/2014JD021567 . S2CID 133885221 .

[Koop2004-3] Куп, Т. (25 марта 2004 г.). «Гомогенное зародышеобразование льда в воде и водных растворах» . Журнал физической химии . 218 (11): 1231–1258. дои : 10.1524/зпч.218.11.1231.50812 . S2CID 46915879 . Архивировано из оригинала 11 августа 2012 г. Проверено 7 апреля 2008 г.

[Murray2010-4] Мюррей Б. (2010). «Гомогенное зародышеобразование льда в воде и водных растворах». Физическая химия Химическая физика . 12 (35): 10380–10387. Бибкод : 2010PCCP...1210380M . дои : 10.1039/c003297b . ПМИД 20577704 .

[DeMott-5] ДеМотт, Пол Дж. (19 ноября 2018 г.). «Пятый международный семинар по нуклеации льда, фаза 2 (FIN-02): лабораторное взаимное сравнение измерений нуклеации льда» . Методы измерения атмосферы . 11 (11). Коперник ГмбХ: 6231–6257. Бибкод : 2018AMT....11.6231D . дои : 10.5194/amt-11-6231-2018 . ISSN 1867-8548 .

[6] «Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде: помещение для пользователей Управления науки Министерства энергетики» . Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде . Проверено 13 июля 2023 г.

[7] Мюррей, Бенджамин Дж.; Карслоу, Кеннет С.; Филд, Пол Р. (21 августа 2020 г.). «Мнение: климатическая обратная связь по фазе облаков и важность частиц, образующих ледяные ядра» . дои : 10.5194/acp-2020-852 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[8] Вергара-Темпрадо, Хесус; Милтенбергер, Аннетт К.; Фуртадо, Калли; Гросвенор, Дэниел П.; Шипвей, Бен Дж.; Хилл, Адриан А.; Уилкинсон, Джонатан М.; Филд, Пол Р.; Мюррей, Бенджамин Дж.; Карслоу, Кен С. (13 марта 2018 г.). «Сильный контроль отражательной способности облаков Южного океана с помощью зародышеобразующих лед частиц» . Труды Национальной академии наук . 115 (11): 2687–2692. Бибкод : 2018PNAS..115.2687V . дои : 10.1073/pnas.1721627115 . ПМЦ 5856555 . ПМИД 29490918 .

[pmid18309078-9] Кристнер BC, Моррис CE, Форман CM, Кай Р., Сэндс, округ Колумбия (2008). «Повсеместное распространение биологических зародышей льда в снегопадах». Наука . 319 (5867): 1214. Бибкод : 2008Sci...319.1214C . CiteSeerX 10.1.1.395.4918 . дои : 10.1126/science.1149757 . ПМИД 18309078 . S2CID 39398426 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]