FELHŐCSEPPEK KÉPZŐDÉSE
description
Transcript of FELHŐCSEPPEK KÉPZŐDÉSE
FELHŐCSEPPEK KÉPZŐDÉSE
Víz a légkörben
Telítési gőznyomás víz és jég felett
Páranyomás
A víz tulajdonságai
• Molekulaszerkezet
• hidrogénhíd kötés
• nagy felületi feszültség
• túltelítettség, túlhülés
• nukleáció– homogén– heterogén
• kondenzációs magok
Felhőcseppek mérete, sebességeNéhány száz csepp köbcentiméterenként (10m), stabilis felhő
18m nél nagyobb cseppek kellenek, hogy csapadék keletkezzék
•Jégkristály túlhült cseppek között: azonnal instabil.
•A jégmag növekszik
•A nagy csepp esni kezd, összegyűjti a kicsiket
•Az eső jégszem megolvadhat
Vízcseppek homogén nukleációjaA Kelvin formula levezetése
Gibbs-Duham:
0
0
LLLL
vvvv
dpvdTsd
dpvdTsd
Lv dddT 0
rpp vL
2
vL dpdpr
d
2
Lv
Lv dp
v
vdp
TrRe
e
vLs
s
2
ln
fogycseppaee
stabilcseppaee
nőcseppaee
s
s
s
0
0
0
v
vv p
TRv
p
p
r
v
v
rd
p
dp
v
TR
0
2
Cseppsugár és túltelítettség
STRr
Lvc ln
2
kT
rZn
kTm
erJ cc 3
4exp
24
22
Magképződési sebesség
Észlelhetőség: 1
A légkörben nem fordul elő olyan magas túltelítettség ami reális magképződési sebességet adna.
A homogén nukleációnak nincs jelentősége a légkörben
TúltelítettségKritikus sugármolekulák száma1,001,01 1,208x10-1 2,468x108
1,10 1,261x10-2 2,807x105
1,5 2,964x10-3 3,645x103
2,00 1,734x10-3 7303,00 1,094x10-3 1834,00 8,671x10-4 915,00 7,468x10-4 5810,00 5,221x10-4 20
Oldott anyag és telítési gőznyomás
Sík felszín
nn
n
e
e
s
0
0
)(
Híg oldat
0)(
1n
n
e
e
s
3
4 3
0
L
LA
sA
rm
m
mNn
m
MiNn
sL
L
s m
Mimb
r
b
e
e
4
31
3)(
Kombinálva a Kelvin egyenlettel
TRae
r
b
e
e
Lv
r
a
s
s
2
13
)(
Köhler görbék
3)(
1r
b
r
a
e
e
s
s
Nem túl kis sugarakra
b
aS
a
br
27
41
3 3
oldott só r aeroszol r kritikus S-1exp-16 0,0223 0,19 0,42exp-15 0,0479 0,61 0,13exp-14 0,103 1,9 0,042exp-13 0,223 6,1 0,013exp-12 0,479 19 0,0042
Légköri kondenzációs magvakTulajdonságok: anyag, higroszkóposság, kristályszerkezet, alak, méret, származás
Eredet (Brock 1972): 20% szél, 40% tenger, 10% erdőtűz, 5% ipar, 25% másodlagos (légköri gázok átalakulása).
Aitken magvak : d<0,2m
Nagy aeroszol: 0,2 m<d<2 m
Óriás aeroszol: d>2 m
Nagy magkoncentráció: 105cm-3 1000g/m3
Mérés: diffúziós kamrák
Légköri magvak méreteloszlása
DDn
Dd
DdNDn
dDDnDN
dVVndDDn
dl
D
Vd
10lnlog
0
DnDDd
dV
DnDdD
dSD
Dd
dS
l
l
3
2
6)(log
)10(ln)(log
Akkumulációs, durva részecske, nukleációs módus
Méreteloszlás és források
Felhőcseppé válás (aktivitási eloszlás)
)1(100 SsCsN kccn
Tengeri:
Kontinent:
0,13,030030 3 kcmC
0,22,03000300 3 kcmC
s
cmUcmNUCN
k
k
k
3
22
322
2
10788,0Twomey (1959):
2
1
2
33
max106,1
6,3
k
C
Us
A magok méreteloszlása és a ccn eloszlás között szoros kapcsolat