Аэрозоль морской соли , который изначально образуется из морских брызг , является одним из наиболее широко распространенных природных аэрозолей . Аэрозоли морской соли характеризуются как не поглощающие свет, высокогигроскопичные и имеющие крупный размер частиц . Некоторые аэрозоли с преобладанием морской соли могут иметь единичное альбедо рассеяния , достигающее ~0,97. [1] Благодаря гигроскопичности частица морской соли может служить очень эффективным ядром конденсации облаков (CCN), изменяя отражательную способность облаков , продолжительность жизни и процесс осаждения . Согласно отчету МГЭИК , общий поток морской соли из океана в атмосферу составляет ~3300 тераграммов (Тг) в год. [2]
Многие физические процессы над поверхностью океана могут генерировать аэрозоли морской соли. Одной из распространенных причин является лопание пузырьков воздуха , которые увлекаются ветровым напряжением во время образования белой барашковой шапки . Другой причиной является отрыв капель от вершин волн. [3] Скорость ветра является ключевым фактором, определяющим скорость образования в обоих механизмах. Концентрация частиц морской соли может достигать 50 см −3 или более при сильных ветрах (>10 м/с ) , по сравнению с ~10 см −3 или менее при умеренных ветровых режимах. [3] Из-за зависимости от скорости ветра можно ожидать, что образование частиц морской соли и его воздействие на климат могут меняться с изменением климата .
Аэрозоли морской соли в основном состоят из хлорида натрия (NaCl), но также могут быть обнаружены и другие химические ионы , которые распространены в морской воде, такие как K + , Mg 2+ , Ca 2+ , SO 4 2− и т. д. Недавнее исследование показало, что аэрозоли морской соли также содержат значительное количество органических веществ . [4] [5] В основном органические материалы внутренне смешиваются из-за высыхания пузырьков воздуха на богатой органикой поверхности моря. [3] Доля органических компонентов увеличивается с уменьшением размера частиц. Содержащиеся органические материалы изменяют оптические свойства морской соли, а также гигроскопичность , особенно когда вызывается некоторое нерастворимое органическое вещество.
Размер аэрозолей морской соли колеблется в широких пределах от ~0,05 до 10 мкм в диаметре, при этом большая часть масс сосредоточена в супермикронном диапазоне (грубый режим), а самая высокая концентрация чисел в субмикронном диапазоне. Соответственно, аэрозоли морской соли имеют широкий диапазон времени жизни в атмосфере . Поскольку аэрозоли морской соли гигроскопичны , размеры их частиц могут меняться в зависимости от влажности до 2 раз. Аэрозоли морской соли влияют на образование сульфатных аэрозолей по-разному из-за разных размеров. Очень маленькие аэрозоли морской соли, которые находятся ниже критического диаметра для активации капель при низких пересыщениях , могут служить ядрами для роста сульфатных частиц, в то время как более крупные частицы морской соли служат стоком для молекул газообразного сульфата водорода (H 2 SO 4 ), уменьшая количество сульфата, доступного для образования частиц в режиме накопления . [3]
Аэрозоли морской соли могут изменять радиационный баланс Земли посредством прямого рассеивания солнечной радиации (прямой эффект) и косвенного изменения альбедо облаков , выступая в качестве CCN (косвенный эффект). Различные модели дают разные прогнозы среднегодового радиационного воздействия, вызванного прямым воздействием морской соли, но большинство предыдущих исследований дают число около 0,6-1,0 Вт м −2 . [6] [7] Радиационное воздействие, вызванное косвенными эффектами, показывает еще большие вариации в модельном прогнозе из-за параметризации косвенного воздействия аэрозоля. Однако результаты модели [6] [7] демонстрируют более сильное косвенное воздействие на Южное полушарие .
Как и все другие растворимые аэрозоли, увеличение количества морских солей нормального размера подавляет процесс осаждения в теплых облаках за счет увеличения концентрации количества облачных капель и уменьшения размера облачных капель. Кроме того, они активизируют осадки в облаках смешанной фазы, потому что как только подавленные более мелкие облачные капли поднимаются выше уровня замерзания, больше скрытого тепла будет высвобождаться из-за замерзания облачных капель. [8] Кроме того, добавление гигантских аэрозолей морской соли к загрязненным облакам может ускорить процесс осаждения, потому что гигантские CCN могут зарождаться в крупные частицы, которые собирают другие более мелкие облачные капли и превращаются в капли дождя. [9] Облачные капли, образованные на гигантских аэрозолях морской соли, могут расти гораздо быстрее за счет конденсации, чем облачные капли, образованные на мелких растворимых аэрозольных частицах, поскольку гигантские капли облака морской соли могут оставаться концентрированными каплями раствора в течение длительного времени после того, как они попадают в облако. Такие капли могут иметь скорость конденсационного роста более чем в два раза выше, чем капли, образующиеся на мелких аэрозольных частицах, и в отличие от обычных облачных капель, капли, образующиеся на самых крупных из гигантских аэрозолей морской соли, могут даже расти путем конденсации в в противном случае недонасыщенных облачных нисходящих потоках. [10]