云滴形成和Khler理论

在地球的大气层,云滴一般不均匀成核形成的过饱和水汽(即。,凝结的水分子从气相在缺乏既存的凝结核)。这就需要初始液滴形成胚胎(水分子簇)与一个非常小的曲率半径。然而,由于表面张力的平衡蒸汽压在这样一个强烈曲面远远大于在一个平面上(“开尔文效应”或“曲率效应”)。因此水蒸气过度饱和(相对区别实际蒸汽压和平衡蒸汽压平面)均匀成核需要数倍的水滴(Pruppacher和·凯尔特2000;Andreae和罗森菲尔德2008)。

在大气中,如此大规模的过度饱和没有达到,因为气溶胶粒子促进水蒸气的凝结。平衡水汽压在水溶液中通常是低于纯水(“拉乌尔效应”或“溶质效应”;减少水的活动),因此水蒸气凝结,形成解决方案液滴粒子组成的可溶性物质(潮解和吸湿增长)。不溶性,但可与水混合的粒子也可以促进液滴形成减少水吸附在表面的曲率效应(取决于亲水性和接触角)和水蒸气的吸收不溶性颗粒可以提高大气中可溶性物质无处不在(如硫酸)。

会计的曲率和溶质的影响,科勒理论描述了可溶性的吸湿增长和CCN激活气溶胶粒子相对湿度的函数或水汽过饱和,分别(宋飞和Pandis 1998;Pruppacher和·凯尔特2000;McFiggans et al . 2006年):对于一个给定的干燥颗粒直径,它使关键水汽过饱和计算;,形成一个所需的最低过度饱和水液滴可以自由增加进一步缩合(云滴)。

对于一个给定的水蒸气过度饱和,它允许关键干燥粒子直径确定;即最小粒径要求形成云滴干。

各种不同的科勒模型已应用于气溶胶云相互作用的实验和理论研究。根据方程、参数化和近似用于量化拉乌尔的效果和描述水溶液液滴的活动,他们可以大致归类为活动参数化模型、渗透系数模型,范霍夫因子模型,有效的吸湿性参数模型,并分析近似模型。然而,其中的一些甚至产生明显不同的结果对于简单和明确的标准气溶胶和参考物质(玫瑰et al . 2008年)。

图3.12展示了一系列重要的过度饱和干颗粒直径的函数计算不同科勒(20 - 200 nm)模型对硫酸铵和氯化钠。所讨论的玫瑰et al .(2008),活动基于气溶胶参数化模型无机物模型(目标;克莱格et al . 1998 a, b)可以被视为最准确的科勒模型用于这些物质。替代模型的相对偏差范围为硫酸铵20%和10%氯化钠。

如下面,这样的偏差可以忽略与其他相互作用的不确定性在当前调查气溶胶、云,利用区域和全球大气模型和气候。raybet雷竞技最新云的详细机理的研究过程,然而,和比较先进的高精度测量技术(如CCN计数器)

图3.12关键过度饱和硫酸铵(Sc)计算和氯化钠粒子干燥粒子质量或体积等效直径(Ds) 20 - 200纳米的范围在298 K使用选定的科勒模型:一个活动基于目标的参数化模型(AP3、黑色);范霍夫因素模型(VH4、红);和一个分析近似模型(AA1,蓝色)。详情见玫瑰et al。(2008)。

图3.12关键过度饱和硫酸铵(Sc)计算和氯化钠粒子干燥粒子质量或体积等效直径(Ds) 20 - 200纳米的范围在298 K使用选定的科勒模型:一个活动基于目标的参数化模型(AP3、黑色);范霍夫因素模型(VH4、红);和一个分析近似模型(AA1,蓝色)。详情见玫瑰et al。(2008)。

不同科勒之间偏差模型可以非常重大和超过其他来源的不确定性。确保测量和模型结果可以适当比较,CCN研究应该报告哪些科勒模型方程和参数已经被应用。

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