Núcleos de condensação de nuvem - Cloud condensation nuclei

Poluição por aerossol sobre o norte da Índia e Bangladesh ( imagem de satélite da NASA)

Núcleos de condensação de nuvem ( CCNs ), também conhecidos como sementes de nuvem , são pequenas partículas normalmente de 0,2  µm , ou 1/100 do tamanho de uma gota de nuvem na qual o vapor de água se condensa. A água requer uma superfície não gasosa para fazer a transição de um vapor para um líquido ; este processo é denominado condensação . Na atmosfera da Terra , essa superfície se apresenta como minúsculas partículas sólidas ou líquidas chamadas CCNs. Quando nenhum CCN está presente, o vapor de água pode ser super - resfriado a cerca de −13 ° C (9 ° F) por 5 a 6 horas antes que as gotas se formem espontaneamente. (Esta é a base da câmara de nuvem para detectar partículas subatômicas.) Em temperaturas acima de zero, o ar teria que ser supersaturado em cerca de 400% antes que as gotas pudessem se formar.

O conceito de CCN é usado na semeadura de nuvens , que tenta estimular a chuva semeando o ar com núcleos de condensação. Foi ainda sugerido que a criação de tais núcleos poderia ser usada para o clareamento de nuvens marinhas , uma técnica de engenharia climática .

Tamanho, abundância e composição

Uma gota de chuva típica tem cerca de 2 mm de diâmetro, uma gota de nuvem típica é da ordem de 0,02 mm e um núcleo de condensação de nuvem típico ( aerossol ) é da ordem de 0,0001 mm ou 0,1 µm ou mais de diâmetro. O número de núcleos de condensação de nuvem no ar pode ser medido e varia entre cerca de 100 a 1000 por centímetro cúbico. A massa total de CCNs injetados na atmosfera foi estimada em 2x10 12  kg ao longo de um ano.

Existem muitos tipos diferentes de partículas atmosféricas que podem atuar como CCN. As partículas podem ser compostas de poeira ou argila , fuligem ou carbono negro de pastagens ou incêndios florestais, sal marinho da pulverização das ondas do mar, fuligem de chaminés de fábricas ou motores de combustão interna, sulfato de atividade vulcânica , fitoplâncton ou a oxidação de dióxido de enxofre e secundário matéria orgânica formada pela oxidação de compostos orgânicos voláteis . A capacidade desses diferentes tipos de partículas de formarem gotículas de nuvem varia de acordo com seu tamanho e também com sua composição exata, pois as propriedades higroscópicas desses diferentes constituintes são muito diferentes. O sulfato e o sal marinho, por exemplo, absorvem água prontamente, enquanto a fuligem, o carbono orgânico e as partículas minerais não. Isso é ainda mais complicado pelo fato de que muitas das espécies químicas podem estar misturadas dentro das partículas (em particular o sulfato e o carbono orgânico). Além disso, embora algumas partículas (como fuligem e minerais) não sejam um CCN muito bom, elas agem como núcleos de gelo nas partes mais frias da atmosfera.

O número e o tipo de CCNs podem afetar a quantidade de precipitação, tempo de vida e propriedades radiativas das nuvens , bem como a quantidade e, portanto, ter uma influência nas mudanças climáticas . A pesquisa de modelagem liderada por Marcia Baker revelou que as fontes e os sumidouros estão equilibrados, levando a níveis estáveis ​​de CCNs na atmosfera. Também há especulação de que a variação solar pode afetar as propriedades das nuvens por meio de CCNs e, portanto, afetar o clima .

Floração de fitoplâncton no Mar do Norte e no Skagerrak - NASA

Papel do fitoplâncton

Aerossol de sulfato (SO 4 2− e gotículas de ácido metanossulfônico ) atuam como CCNs. Esses aerossóis de sulfato se formam parcialmente a partir do sulfeto de dimetila (DMS) produzido pelo fitoplâncton em oceano aberto. A proliferação de grandes algas nas águas superficiais do oceano ocorre em uma ampla gama de latitudes e contribui com DMS considerável na atmosfera para atuar como núcleos. A ideia de que um aumento na temperatura global também aumentaria a atividade do fitoplâncton e, portanto, os números de CCN foram vistos como um possível fenômeno natural que neutralizaria as mudanças climáticas . Um aumento do fitoplâncton foi observado por cientistas em certas áreas, mas as causas não são claras.

Uma contra-hipótese é apresentada em The Revenge of Gaia , o livro de James Lovelock . O aquecimento dos oceanos provavelmente se tornará estratificado , com a maioria dos nutrientes do oceano presos nas camadas frias do fundo, enquanto a maior parte da luz necessária para a fotossíntese na camada superior quente. Nesse cenário, privado de nutrientes, o fitoplâncton marinho diminuiria, assim como os núcleos de condensação de nuvens de sulfato, e o alto albedo associado às nuvens baixas. Isso é conhecido como a hipótese CLAW (nomeada após as iniciais dos autores de um artigo da Nature de 1987 ), mas nenhuma evidência conclusiva para apoiar isso foi relatada ainda.

Veja também

Referências

Leitura adicional

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