雨滴如何吸引气溶胶的气氛

来自麻省理工学院的大气化学家测试在清洁气氛中，揭示迄今为止的最准确的凝固价值。

作为雨滴落过大气，它可以在击中地面之前吸引数百颗微小的气溶胶颗粒。液滴和气溶胶吸引的过程是凝固，一种自然现象，可以采取诸如烟灰，硫酸盐和有机颗粒的污染物的空气。

麻省理工学院的大气化学家现在已经确定了雨量如何在清洁大气中。鉴于云的海拔高度，其液滴的大小，以及气溶胶的直径和浓度，团队可以预测雨滴将扫过粒子的可能性。

研究人员在集团的MIT收集效率室中进行了实验 - 一个3英尺高的玻璃室，以受控速率和尺寸产生单滴雨。随着液滴通过腔室，研究人员在气溶胶颗粒中泵出来，并测量了液滴和气溶胶合并或凝固的速率。

从测量开始，他们计算了雨的凝血效率 - 液滴吸引颗粒落下的能力。通常，他们发现液滴越小，吸引颗粒的可能性越多。相对湿度的条件似乎也鼓励凝血。

麻省理工学院大气化学副教授Dan Cziczo表示，本月在大气化学和物理学中发表的新结果代表了迄今为止的最准确的凝固价值。他说，这些值可以推断，以预测雨水在各种环境条件下清除一系列颗粒。

“说你是一个建模者，想要波士顿的云如何在海拔高度更高的芝加哥清洁大气和一个芝加哥 - 我们希望您能够做到这一点，并通过我们生产的这种凝固效率编号，”Cziczo说。“这有助于解决空气质量和人类健康等问题，以及云对气候的影响。”

本文的共同作者是Postdoc Karin Ardon干燥机和前博士yi-wen huang。

高估雨

Cziczo的集团不是第一个模拟实验室中雨和气溶胶的相互作用。在过去的十年中，其他人建造了复杂的房间以跟踪凝固。但麻省理工学院的研究人员发现这些事件非常罕见，极难挑选。科学家们曾众所周知，液滴的电荷在吸引粒子中发挥着重要作用，因此Cziczo和他的同事开始改变液滴和颗粒以迫使发生的凝固。

“这就是我们真正开始让自己陷入困境的科学家的地方，”Cziczo说这个领域。“为了实际上获得工作的过程，人们将它调整成一个没有大气相关的范围。”

结果，研究人员看到了更多的凝血事件。然而，结果基于远高于大气中观察到的电荷。

“在某些情况下，我们看到了使用10或100次的人的人，这也许你只在有史以来最严重的雷雨中看到的，”Cziczo说。

Cziczo的实验表明，基本上高估了雨水的清洁效果。

剥去滴

为了获得更准确的凝固图像，Cziczo的组用单滴发电机构造了一个新的腔室，可以校准的仪器，以在特定尺寸，频率和充电中产生单液滴。通常，液滴发生器赋予液滴上的太多电荷。为了产生电压的电压，液滴实际携带大气，该团队使用小放射源来剥离每个液滴的少量电荷。

然后，该团队用已知尺寸的气溶胶颗粒泵送了腔室的下部。当他们倒在地板上时，液滴蒸发，只留下盐 - ，如果发生凝血，气溶胶。然后通过单一粒子质谱仪管道，将残留颗粒通过单一粒子质谱仪进行管道，该粒子质谱仪是盐 - 而不是由此，液滴吸引了气溶胶。

研究人员运行多个实验，改变腔室的相对湿度，以及液滴尺寸和频率。它们计算每次运行的凝血效率，发现较小的液滴更容易吸引气溶胶，特别是在低相对湿度的条件下。

最终，CZICZO说，更好地了解粒子和液滴互动将使科学家们更清楚地了解气候变化的轨迹：全球变暖预测的主要不确定性之一是温室气体将如何影响云层。由于云在维护地球的辐射预算中发挥了重要作用 - 被困的热量或逃生的热量 - 克里齐奥说，了解云的水滴与大气中颗粒之间的关系是必要的。

“这种类型的数据在文献中缺乏，应该改善云和雾滴如何清除气溶胶颗粒的模型模拟，”科罗拉多大学的化学教授和生物化学教授都没有参与该研究。“了解气溶胶微生物质的改进最终有助于预测空气质量和气候变化，因为气溶胶是两者的核心。”

该研究部分由国家海洋和大气管理部门提供资金。

出版物：K.Ardon干燥机，Y. -w。黄色和D. J.Cziczo，“云液滴在单滴基础上的云液滴颗粒的收集效率的实验室研究”。化学物理。，15,9159-9171,2015; DOI：10.5194 / ACP-15-9159-2015

插图：克里斯汀·丹尼尔洛夫（Christine Daniloff）