Аэрозоль морской соли - Sea salt aerosol

Аэрозоль морской соли, который изначально происходит от морские брызги, является одним из наиболее распространенных природных аэрозоли. Аэрозоли морской соли характеризуются как непоглощающие свет, гигроскопичный, и имея грубую размер частицы. Некоторые аэрозоли с преобладанием морской соли могут иметь однократное рассеяние. альбедо до ~ 0,97.[1] Благодаря гигроскопичности частицы морской соли могут служить очень эффективным облачные ядра конденсации (CCN), изменяя облако отражательная способность, время жизни и атмосферные осадки обработать. Согласно МГЭИК По сообщению, полный поток морской соли из океана в атмосферу составляет ~ 3300 Тг / год.[2]

Формирование

Много физические процессы над поверхностью океана могут образовываться аэрозоли морской соли. Одна из частых причин - взрыв пузырьки воздуха, увлекаемые ветровым напряжением во время белая шапка формирование. Другой - срывание капель с вершин волн.[3] Скорость ветра является ключевым фактором для определения производительности обоих механизмов. Концентрация частиц морской соли может достигать 50 см.−3 и более при сильном ветре (> 10 м с−1) по сравнению с ~ 10 см−3 или меньше при умеренном ветровом режиме.[3] Из-за зависимости от скорости ветра можно было ожидать, что образование частиц морской соли и его влияние на климат может варьироваться в зависимости от изменение климата.

Характеристики

Химические соединения

Аэрозоли морской соли в основном состоят из хлорид натрия (NaCl), но другие химические вещества ионы которые распространены в морской воде, например, K+, Mg2+, Ca2+, ТАК42− и так далее, тоже можно найти. Недавнее исследование показало, что аэрозоли морской соли также содержат значительное количество органическая материя.[4][5] В основном органические материалы смешиваются внутри из-за высыхания пузырьков воздуха на богатой органикой морской поверхности.[3] Доля органических компонентов увеличивается с уменьшением размера частиц. Содержащиеся органические материалы изменяют оптический свойства морской соли, а также гигроскопичность, особенно когда некоторые нерастворимый органическое вещество индуцируется.

Размеры

Размер аэрозолей морской соли широко варьируется от ~ 0,05 до 10 мкм в диаметре, при этом большая часть масс сосредоточена в сверхмикронном диапазоне (грубый режим), а наибольшая числовая концентрация - в субмикронном диапазоне. Соответственно, аэрозоли морской соли имеют широкий диапазон время жизни в атмосфере. Как аэрозоли морской соли гигроскопичный, их размер частиц может меняться в зависимости от влажность до 2 раз. Аэрозоли морской соли влияют на сульфатный аэрозоль формирование по-разному из-за разных размеров. Очень маленькие аэрозоли морской соли, диаметр которых ниже критического для активации капель при низких перенасыщения, могут служить зародышами для роста сульфат частицы, в то время как более крупные частицы морской соли служат стоком для газообразных гидросульфат (ЧАС2ТАК4) молекул, уменьшая количество сульфата, доступного для образования режим накопления частицы.[3]

Воздействия

Изменение радиационного баланса Земли

Аэрозоли морской соли могут изменить Землю радиационный баланс напрямую рассеяние солнечная радиация (прямой эффект) и косвенное изменение альбедо облаков выступая в качестве CCN (косвенный эффект). Различные модели дают разные прогнозы среднегодовых значений. радиационное воздействие вызвано прямым воздействием морской соли, но большинство предыдущих исследований дают величину около 0,6-1,0 Вт · м−2.[6][7] Радиационное воздействие, вызванное косвенными эффектами, демонстрирует еще большие вариации в прогнозе модели из-за параметризации косвенного воздействия аэрозолей. Однако результаты модели[6][7] оказывают более сильное косвенное влияние на Южное полушарие.

Влияние на процесс выпадения осадков

Как и все другие растворимые аэрозоли, увеличение количества морских солей нормального размера подавляет атмосферные осадки процесс в теплых облаках путем увеличения числовой концентрации облачных капель и уменьшения размера облачных капель. Кроме того, они активизируют осадки в облаках со смешанной фазой, потому что, как только подавленные более мелкие облачные капли поднимаются выше уровня замерзания, больше скрытая теплота контент будет выпущен из-за замораживание облачных капель.[8] Кроме того, добавление гигантских аэрозолей морской соли к загрязненным облакам может ускорить процесс выпадения осадков, поскольку гигантские CCN могут образовывать крупные частицы, которые собирают другие более мелкие облачные капли и превращаются в капли дождя.[9] Облачные капли, образующиеся на гигантских аэрозолях морской соли, могут расти гораздо быстрее за счет конденсации, чем облачные капли, образующиеся на небольших растворимых аэрозольных частицах, поскольку гигантские облачные капли морской соли могут оставаться концентрированными каплями раствора в течение долгого времени после того, как они переносятся в облако. Такие капли могут иметь скорость конденсационного роста более чем в два раза быстрее, чем капли, образующиеся на небольших аэрозольных частицах, и, в отличие от обычных облачных капель, капли, образующиеся на самых больших из гигантских аэрозолей морской соли, могут даже расти за счет конденсации в облачных нисходящих потоках, которые в противном случае были бы недонасыщенными.[10]

использованная литература

  1. ^ МакКомиски, А. (редактор), Эндрюс, Э. и др., Аэрозоли и радиация - Лаборатория исследования системы Земли NOAA
  2. ^ Третий оценочный доклад МГЭИК: изменение климата, 2001 г. (ТДО)
  3. ^ а б c d Левин, Зев; Коттон, Уильям Р., ред. (2009). Воздействие аэрозольного загрязнения на осадки. Дои:10.1007/978-1-4020-8690-8. ISBN  978-1-4020-8689-2.
  4. ^ Кавалли, Ф. (2004). «Достижения в определении характеристик органических веществ с разрешенным размером в морских аэрозолях над Северной Атлантикой». Журнал геофизических исследований. 109. Дои:10.1029 / 2004JD005137.
  5. ^ О'Дауд, Колин Д.; Факкини, Мария Кристина; Кавалли, Фабриция; Кебурнис, Дарий; Мирча, Михаела; Десесари, Стефано; Фуцци, Сандро; Юн, Ён Джун; Путо, Жан-Филипп (2004). «Биогенно обусловленный органический вклад в морской аэрозоль». Природа. 431 (7009): 676–680. Дои:10.1038 / природа02959. PMID  15470425.
  6. ^ а б Максимум.; фон Зальцен, К .; Ли, Дж. (2008). «Моделирование аэрозоля морской соли и его прямого и косвенного воздействия на климат» (PDF). Атмосферная химия и физика. 8 (5): 1311–1327. Дои:10.5194 / acp-8-1311-2008.
  7. ^ а б Аяш, Тарек; Гонг, Санлинг; Цзя, Чарльз К. (2008). «Прямые и непрямые коротковолновые радиационные эффекты аэрозолей морской соли». Журнал климата. 21 (13): 3207–3220. Дои:10.1175 / 2007jcli2063.1.
  8. ^ Розенфельд, Д .; Lohmann, U .; Raga, G. B .; O'Dowd, C.D .; Кульмала, М .; Fuzzi, S .; Reissell, A .; Андреэ, М. О. (2008). «Наводнение или засуха: как аэрозоли влияют на осадки?». Наука. 321 (5894): 1309–1313. Дои:10.1126 / наука.1160606. PMID  18772428.
  9. ^ Джонсон, Дэвид Б. (1982). «Роль гигантских и сверхгигантских аэрозольных частиц в возникновении теплого дождя». Журнал атмосферных наук. 39 (2): 448–460. Дои:10.1175 / 1520-0469 (1982) 039 <0448: trogau> 2.0.co; 2.
  10. ^ Jensen, Jørgen B .; Наджент, Элисон Д. (март 2017 г.). «Конденсационный рост капель, образующихся на гигантских аэрозольных частицах морской соли». Журнал атмосферных наук (Представлена ​​рукопись). 74 (3): 679–697. Дои:10.1175 / JAS-D-15-0370.1.