气象学--6-3--凝结与凝华.ppt

3 凝结与凝华,核化过程： 新相态初始胚胎的产生是物质状态的一种实变，称 为核化过程 同质核化： 没有其他物质参加，仅由单一相态分子相结合产生新胚胎 在无杂质的过饱和大气中,水汽以某几个水汽集合体为中心而团集成液体或固体,或者以某几个液水集合体为中心而团集成固体,称为同质核化或自发核化.在自然条件下,同质核化形成云的可能性微乎其微,目前尚未发现这种情况. 异质核化： 有其他物质参与的新相态形成过程 自然界中由水汽形成水滴,冰晶,或由过冷却水形成冰晶,主要依靠凝结核,凝华核和冻结核.大气中一般情况下充当凝结核的有SO42-,Ca2+,Na+,Cl-,Mg2+.,大气中的水汽能在其上凝结而成小水滴的悬浮微粒，通常称凝结核。 由于悬浮在大气中的微粒都能在不同程度上起凝结核的作用，所以大气凝结核和大气气溶胶微粒实际上是同义词。 大气凝结核由固态物质、溶液滴或两者的混合物组成，其化学成分很复杂，最常见的是氯，氮、碳、镁、钠、钙等化合物。 在纯净的大气中，水汽必须达到百分之几百的过饱和度，才能凝结成水滴。但有大气凝结核存在的条件下，水汽凝结所需的过饱和度显著降低。水汽在不同性质、不同尺度的凝结核上凝结所需的过饱和度，差别很大。一般说来，吸湿性核（在相对湿度小于100的情况下，就能使水汽凝结的微粒）所需的过饱和度，比非吸湿性核小得多，而且凝结核的尺度越大，凝结所需的过饱和度越小。,凝结核主要有两种: (1)可溶性核，这是一些可溶性盐类质点,如源自海洋和土壤的NaCl、MgCl2和Mg(SO4)2。燃煤过程产生的Na2SO4等都是性质活跃的凝结核 (2)不溶于水但表面能为水所湿润的凝结核,如CaCO3,但凝结时所需相对湿度都要超过100%,即要达到饱和条件才能凝结。 大气中的凝结核多少因地而异,如远离大陆的海洋上凝结核密度数量级为102个/cm3,在农村为104/cm3，在严重污染的工业城市上空可达106个/cm3。在同一地区,凝结核密度随高度增加而减少。凝结核多少影响到雨量,故在城市上空及其盛行风下风向,常多云雾,降水量增多。尤其在燃煤量大的工业区上空,由于凝结核含量大,且吸水性很强,常形成局部地区的暴雨。,大气气溶胶的浓度,数浓度、质量浓度：/cm3，mg/m3，g/m3,表 大气气溶胶浓度 地区 埃尘核 体积浓度 总体积浓度 cm3 (D1m)g3/cm3 g3/cm3 背景值 海 洋 1001400 14 遥远大陆 501000 0.52.5 210 大陆平均 20005000 2.58 1040 受城市影响 51031.5104 830 060 城市污染 11054106 0150 100300,大气凝结核的尺度范围展宽，通常按尺度大小分为三类： 爱根核，半径0.0050.1（0.2）微米，需用爱根核计数器检测； 大核，半径0.1（0.2）1微米； 巨核，半径大于1微米。,大气气溶胶粒子尺度特征,云凝结核来源 云凝结核的主要来源有三种： 燃烧时排放到空气中的各种无机盐烟尘； 燃烧过程中或工业生产中排放的硫氧化物和氮氧化物气体，与大气中其他物质化合而成的可溶性微粒； 尘土和海水溅沫进入大气的海盐微粒。 一般说来，大气中并不缺乏云凝结核，只要水汽超过饱和状态，就可以形成云（雾）滴。因为云凝结核的浓度，对形成的云滴的大小和浓度有重要作用，所以它对云中的微物理过程有重要影响。,海水飞沫,大气气溶胶影响能见度 大气能见度是大气质量最直接指标之一,名古屋,汉城,北京,气溶胶照片,含硝酸盐的沙尘粒子。2002年3月丹后半岛采样。,花粉,花粉,硫酸粒子。1994年8月29日11时57分12时03分气球于平流层（17.2-19.4km）采样。