Aerozol z soli morskiej

Aerozol z soli morskiej , który pierwotnie pochodzi z aerozolu morskiego , jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych naturalnych aerozoli . Aerozole z soli morskiej charakteryzują się tym, że nie pochłaniają światła, są wysoce higroskopijne i mają gruboziarnisty rozmiar cząstek . Niektóre aerozole zdominowane przez sól morską mogą mieć pojedyncze albedo rozpraszania tak duże, jak ~ 0,97. Dzięki higroskopijności cząstka soli morskiej może służyć jako bardzo wydajne jądro kondensacji chmur (CCN), zmieniając współczynnik odbicia chmur , czas życia i opady proces. Według IPCC całkowity przepływ soli morskiej z oceanu do atmosfery wynosi około 3300 teragramów (Tg) rocznie.

Tworzenie

Wiele procesów fizycznych zachodzących na powierzchni oceanu może generować aerozole z soli morskiej. Jedną z częstych przyczyn jest pękanie pęcherzyków powietrza , które są porywane przez naprężenia wiatru podczas tworzenia się białej czapy . Innym jest odrywanie kropel od czubków fal. Prędkość wiatru jest kluczowym czynnikiem determinującym tempo produkcji w obu mechanizmach. Stężenie liczbowe cząstek soli morskiej może osiągnąć 50 cm ^-3 lub więcej przy silnym wietrze (>10 ms ^-1 ), w porównaniu do ~10 cm ^-3 lub mniej przy umiarkowanym wietrze. Ze względu na zależność od prędkości wiatru można oczekiwać, że produkcja cząstek soli morskiej i jej wpływ na klimat mogą zmieniać się wraz ze zmianami klimatycznymi .

Charakterystyka

Związki chemiczne

Aerozole z soli morskiej składają się głównie z chlorku sodu (NaCl), ale można również znaleźć inne jony chemiczne powszechnie występujące w wodzie morskiej, takie jak K ⁺ , Mg ²⁺ , Ca ²⁺ , SO ₄ ^{2− i tak dalej.} Niedawne badania wykazały, że aerozole z soli morskiej zawierają również znaczną ilość materii organicznej . Przeważnie materiały organiczne są mieszane wewnętrznie z powodu wysychania pęcherzyków powietrza na bogatej w substancje organiczne powierzchni morza. Udział składników organicznych wzrasta wraz ze zmniejszaniem się wielkości cząstek. Zawarte substancje organiczne zmieniają optyczne soli morskiej, a także higroskopijność , zwłaszcza gdy indukuje się nierozpuszczalną materię organiczną.

Rozmiary

Wielkość aerozoli soli morskiej waha się w szerokim zakresie od ~ 0,05 do 10 μm średnicy, przy czym większość mas koncentruje się w zakresie supermikronowym (tryb zgrubny), a najwyższe stężenie liczbowe w zakresie submikronowym. Odpowiednio, aerozole z soli morskiej mają szeroki zakres czasu życia w atmosferze . Ponieważ aerozole z soli morskiej są higroskopijne , wielkość ich cząstek może zmieniać się w zależności od wilgotności nawet dwukrotnie. Aerozole z soli morskiej wpływają na powstawanie aerozolu siarczanowego na różne sposoby ze względu na różne rozmiary. Bardzo małe aerozole z soli morskiej, które mają średnicę poniżej krytycznej dla aktywacji kropelek przy niskich temperaturach przesycenia , mogą służyć jako zarodki wzrostu cząstek siarczanu , podczas gdy większe cząstki soli morskiej służą jako pochłaniacz dla cząsteczek gazowego wodorosiarczanu (H ₂ SO ₄ ), zmniejszając ilość siarczanu dostępnego do tworzenia cząstek w trybie akumulacji .

Wpływy

Zmiana budżetu promieniowania Ziemi

Aerozole z soli morskiej mogą zmieniać budżet promieniowania Ziemi poprzez bezpośrednie rozpraszanie promieniowania słonecznego (efekt bezpośredni) i pośrednią zmianę albedo chmur , służąc jako CCN (efekt pośredni). Różne modele dają różne prognozy średniego rocznego wymuszenia radiacyjnego wywołanego bezpośrednim wpływem soli morskiej, ale większość wcześniejszych badań podaje liczbę około 0,6-1,0 W·m ^-2 . Wymuszenie radiacyjne spowodowane efektami pośrednimi wykazuje jeszcze większe różnice w przewidywaniu modelu ze względu na parametryzację efektu pośredniego aerozolu. Jednak wyniki modelowe wskazują na silniejszy pośredni wpływ na półkulę południową .

Wpływanie na proces opadów atmosferycznych

Podobnie jak wszystkie inne rozpuszczalne aerozole, zwiększenie zawartości soli morskich normalnej wielkości hamuje proces wytrącania w ciepłych chmurach, zwiększając stężenie kropelek w chmurze i zmniejszając ich rozmiar. Pobudzają również opady w chmurach w fazie mieszanej, ponieważ gdy stłumione mniejsze kropelki chmur zostaną podniesione powyżej poziomu zamarzania, w wyniku zamarznięcia zostanie uwolniona większa zawartość ciepła utajonego kropli chmur. Poza tym dodanie gigantycznych aerozoli soli morskiej do zanieczyszczonych chmur może przyspieszyć proces opadów, ponieważ gigantyczne CCN mogą zostać zarodkowane w duże cząsteczki, które zbierają inne mniejsze krople chmur i rosną w kropelki deszczu. Krople chmur utworzone na gigantycznych aerozolach soli morskiej mogą rosnąć znacznie szybciej w wyniku kondensacji niż krople chmur utworzone na małych rozpuszczalnych cząstkach aerozolu, ponieważ krople gigantycznych chmur soli morskiej mogą pozostawać skoncentrowanymi kroplami roztworu przez długi czas po ich przeniesieniu do chmury. Takie krople mogą mieć tempo wzrostu kondensacji ponad dwa razy szybsze niż krople utworzone na małych cząstkach aerozolu, aw przeciwieństwie do normalnych kropli chmur, krople utworzone na największym z gigantycznych aerozoli soli morskiej mogą nawet rosnąć w wyniku kondensacji w skądinąd podnasyconych zachmurzonych prądach zstępujących.