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