구름은 대기 시스템에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다. 지구의 복사 균형에서 가장 중요한 요소 중 하나이며 수 문학적주기에 관여하여 일반적인 방식으로 기후에 영향을 미칩니다. 구름 이이 모든 공정에 미치는 영향은 구름을 준수하는 입자의 특성에 달려 있습니다 :얼음 결정 및/또는 물방울.
구름 입자는 핵 생성이라는 공정에 의해 시작됩니다. 핵 생성을 외래 입자가 핵으로 작용할 때 이종 핵 생성이라고합니다. 핵 생성 입자는 빙 핵 입자이다 (INPS) 또는 구름 응축 핵 (CCN) 각각 원점 얼음 결정 또는 구름 방울에 기여하는 경우. 구체적으로 얼음 결정의 형성과 관련하여 –36 ° C보다 높은 온도에서 얼음 입자를 형성하는 유일한 방법은 INP의 존재를 포함합니다.
얼음의 이종 핵 형성에는 다른 모드가있다 (Vali, 1985). 혼합 상 구름 (얼음 입자 및 물방울에 의해 형성된 구름)에서 얼음 결정의 형성에 관여하는 주요 모드는 침지 동결 모드입니다. INP가 0 ° C보다 낮은 온도에서 물방울에 담그면 생성됩니다. 다른 에어로졸은 침지 모드에서 INP로 작용할 수있다 :꽃가루 (Pummer et al., 2012), 박테리아 (Haga et al., 2014), 곰팡이 포자 (Spracklen y Heald, 2014), Biogenic Particles (O'Sullivan et al., 2014), Volcanic Ashes (Hoyle et al., 2011), BIOMASS B하기 2009), 등.
대기의 천연 미네랄 입자의 공급원은 건조한 영역입니다. 예를 들어, 아르헨티나의 파타고니아는 남미에서 가장 중요한 먼지의 원천입니다 (Prospero et al., 2002). 이 지역에서 생성 된 입자는 바람에 의해 운반 될 때 남극 대륙에 도달 할 수 있으며 (Gassó et al., 2010) 얼음 입자 형성에 기여합니다. 따라서, 대기에서 에어로졸 질량 농도와 INP의 중요성에 이들 입자의 큰 기여를 고려할 때, 우리는 침지 동결 모드에 의해 이러한 입자의 능력을 INP로 연구한다.
.이 연구는 파타고니아에 배치 된 한 부위에서 수집 된 천연 미네랄 입자를 사용하여 수행되었습니다. 이들 입자가 침지 될 때 물방울의 동결 온도에 대한 이들 입자의 효과를 분석하기 위해 상이한 현탁 농도를 제조 하였다. 물방울의 부피는 2.5 내지 100 ml 사이에 변화 하였다. 온도 감소 동안 감소의 진화는 디지털 카메라로 이어졌습니다. 동결 과정에서 방울의 반사율과 불투명도의 변화는 동결 온도를 등록 할 수있게 해주었다. 예를 들어, 그림 1은 방울이 얼어 붙는 동안 이러한 변화를 보여줍니다.
등록 된 동결 온도 ( t f )는 액적 부피의 함수 및 현탁 농도의 함수로서 분석되었다. t f 가 관찰되었다 서스펜션 농도 및 낙하 부피에 따라 증가합니다. INP 표면에 활성 부위의 존재를 고려할 때 두 추세 모두 설명 할 수 있습니다. 동결 과정은 이러한 활성 사이트에서 시작됩니다. 이들 활성 부위의 수가 낙하 부피와 서스펜션 농도가 증가 할 때 증가한다는 점을 감안할 때, t f 결과적으로 증가합니다. 이것은 그림 2에서 볼 수 있으며,이 두 변수에 대한 동결 온도의 경향을 보여줍니다.
그림 3은 t f 의 증가를 보여줍니다 서스펜션 농도가 10mL의 방울로 증가 할 때. t f 의 고원을 관찰하십시오 높은 서스펜션 농도에서. 서스펜션 농도가 증가 할 때 입자의 응집과 관련이있었습니다. 이들 응집체의 형성은 활성 부위의 수를 일정하게 유지하고 따라서 일정하게 유지하기 위해 기여한다. .
온도 동결의 추세를 정량화하기 위해, 다음의 파라미터 화는 t f (ºC) 대 서스펜션 농도 ( C , mg ml)에서 각 방울 부피에 대해 수행 하였다 :
여기서 t ∞ , a, 및 c 0 피팅 매개 변수입니다 (이 적합은 그림 3에도 표시됨). t ∞ 서스펜션 농도를 증가시켜 각 방울 부피에 대해 도달 할 수있는 최대 온도입니다. 주어진 드롭 부피에 도달 한 더 낮은 온도는 t ∞ 사이의 뺄셈으로부터 얻을 수있다. 및 a (지금부터 전화 t min ), 동결 온도의 증가에 크게 기여하는 가장 높은 현탁 농도는 c 0 에서 얻을 수 있습니다. . 표 1은 상관 계수의 제곱뿐만 아니라 해당 피팅 매개 변수를 보여줍니다 ( r ). 마지막으로, t w 및 sdt w ,이 표에도 표시된 것은 각각 평균과 표준 편차가 각각 t f 입니다. 실험적으로 얻은 순수한 물의 경우.
t min 를 관찰하십시오 및 t w 모든 액적 부피에 대해 매우 유사했으며, 이는 실험 결과에 대해 식 1의 적합성을 나타냅니다. t f 의 증가 서스펜션 농도가 증가 할 때 서스펜션 농도가 강화 될 때 INP로 작용하는 입자의 수가 더 높기 때문에 설명 될 수 있습니다. 하나 이상의 INP를 함유하는 액적의 경우, t f 최고 온도에서 얼음을 핵화시키는 INP에 의해 제어됩니다. 응집체의 형성은 상수 t f 를 설명 할 것이다 특정 서스펜션 농도에 따른 값과 c 0 의 경향 부족 값.
이들 결과로부터, 침지 동결 모드에 의한 INP로서 수집 된 입자의 역할이 도시되어있다. Westerly Dynamics로 인해 Patagonian 대기 먼지가 내륙에 효과적으로 퇴적되지 않고 해양 해역으로 직접 날려 버렸다는 점을 고려할 때 (Gaiero et al., 2004), 우리의 연구에서 얻은 결과는 먼지의 원천 인 Patagonia 토양이 멀리 떨어진 지역에서 침전물의 형성에 영향을 줄 수 있다고 생각하게됩니다. 이 연구는 시작일뿐입니다. 빙상을 통한 차가운 구름의 능력에 대한 미네랄 입자의 영향에 대한 연구는 다음 도전입니다.
이러한 발견은 최근 대기 연구에 발표 된 침지 동결 얼음 핵으로 파타고니아의 한 사이트에서 수집 된 천연 미네랄 입자의 역할이라는 제목의 기사에 설명되어있다. 이 작품은 Conicet의 María Laura López 박사, Laura Borgnino 및 Eldo Ávila와 Córdoba 국립 대학교에 의해 수행되었습니다.
.참고 문헌
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