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CLIMA/ Un complesso (e problematico) laboratorio chimico-fisico tra le nuvole

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Le nuvole che sono al centro dello studio  Le nuvole che sono al centro dello studio

La distribuzione verticale e orizzontale delle nubi, la loro composizione e vita media interagiscono con la radiazione solare incidente e con quella riflessa dal suolo rappresentando una delle maggiori incertezze nei modelli climatologici. Per semplicità possiamo immaginare che le nubi calde (cioè quelle che si sviluppano sopra lo zero termico) siano composte da goccioline di acqua (cloud droplet), contenenti diversi composti chimici. L’articolo di Neha Sareen e collaboratori (“Surfactants from the gas phase may promote cloud droplet formation”) apparso sulla rivista PNAS all’inizio di febbraio, descrive alcuni risultati relativi ai processi di formazione di queste goccioline. Alle condizioni di temperatura e pressione tipiche della nostra atmosfera la formazione delle goccioline avviene tramite condensazione di vapore acqueo su alcune particelle di aerosol presenti in atmosfera in condizioni di soprasaturazione (cioè a una pressione di vapore acqueo superiore a quella di saturazione). Il processo di "attivazione" delle particelle di aerosol per formare le cloud droplet è descritto dalla teoria di Köhler (Hilding Köhler è un meteorologo svedese vissuto dal 1888 al 1982) ed è molto complesso perché dipende dal diametro delle particelle di aerosol e dalla loro composizione chimica. Le particelle di aerosol che possono formare goccioline in atmosfera vengono chiamate Cloud Condensation Nuclei (CCN). La loro concentrazione dipende dalla soprasaturazione ambientale. Per esemplificare, in aria marina con soprasaturazione dell’1% il rapporto fra la concentrazione numerica di CCN e di aerosol atmosferico è dell’ordine di 0.2-0.6. In caso di aria urbana tale rapporto risulta inferiore (Wallace J. e P. Hobbes, Atmospheric Sciences, 2006). Indicativamente il diametro dei CCN è dell’ordine di 0.1 micron (un capello ha un diametro di circa 40 micron) e per apporto di vapor acqueo possono crescere fino a un diametro di circa 10 micron (cloud droplet). Il passaggio dalle cloud droplet alle goccioline di pioggia (diametro superiore a 100 micron) avviene attraverso altri processi anch’essi molto complessi (per esempio aggregazione di piccole goccioline). In questo contesto, i composti organici volatili solubili in acqua (WSOC) possono essere adsorbiti su particelle di aerosol preesistenti e modificarne le proprietà favorendone la capacità di agire come CCN, e quindi contribuire alla formazione delle cloud droplet. In generale i composti organici volatili (VOC), solubili o insolubili in acqua, sono emessi in atmosfera da sorgenti naturali e antropiche. I VOC possono dar luogo in atmosfera ad aerosol secondario organico (SOA).



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