Núcleo de hielo
Un núcleo de hielo , también conocido como partícula nucleante de hielo ( INP ), es una partícula que actúa como núcleo para la formación de un cristal de hielo en la atmósfera .
Mecanismos de nucleación del hielo
Existen varios mecanismos de nucleación del hielo en la atmósfera a través de los cuales los núcleos de hielo pueden catalizar la formación de partículas de hielo. En la troposfera superior , el vapor de agua puede depositarse directamente sobre partículas sólidas. En nubes con temperaturas superiores a los -37 °C, donde el agua líquida puede persistir en un estado superenfriado , los núcleos de hielo pueden provocar que las gotitas se congelen. [1]
La nucleación por contacto puede ocurrir si un núcleo de hielo choca con una gota superenfriada, pero el mecanismo de congelación más importante es cuando un núcleo de hielo se sumerge en una gota de agua superenfriada y luego desencadena la congelación.
En ausencia de una partícula nucleadora de hielo, las gotas de agua pura pueden persistir en un estado superenfriado a temperaturas cercanas a -37 °C, donde se congelan de manera homogénea. [2] [3] [4]
Según Web of Science, la palabra clave "nucleación de hielo" que apareció en las categorías Met Atm Sci y Env Sci hasta diciembre de 2021 se trazó utilizando el número de artículos publicados.
Existen varios grupos de investigación que estudian las propiedades de nucleación del hielo de los aerosoles atmosféricos (por ejemplo, consulte el artículo de investigación FIN-02 de DeMott et al. 2018 o el estudio de intercomparación de mediciones de INP FIN-02 [5] ). La capacidad de investigación de nucleación del hielo también está disponible a través de una llamada a las instalaciones de los usuarios en EMSL, PNNL. [6]
Dinámica de la nube
Las partículas de hielo pueden tener un efecto significativo en la dinámica de las nubes . Se sabe que son importantes en los procesos por los cuales las nubes pueden electrificarse, lo que causa los rayos . También se sabe que pueden formar las semillas de las gotas de lluvia . Se ha vuelto claro que la concentración de partículas nucleadoras de hielo en nubes poco profundas es un factor clave en las retroalimentaciones entre nubes y clima. [7] [8]
Partículas atmosféricas
Existen muchos tipos diferentes de partículas atmosféricas , tanto naturales como antropogénicas, que pueden actuar como núcleos de hielo, entre ellos, los compuestos de polvo del desierto, hollín, materia orgánica, bacterias (por ejemplo, Pseudomonas syringae ), polen, esporas de hongos y cenizas volcánicas, entre otros. [1] [9] Sin embargo, el potencial de nucleación exacto de cada tipo varía mucho, dependiendo de las condiciones atmosféricas exactas. Se sabe muy poco sobre la distribución espacial de estas partículas, su importancia general para el clima global a través de la formación de nubes de hielo y si la actividad humana ha desempeñado un papel importante en el cambio de estos efectos.
Véase también
Referencias
- ^ ab Murray; et al. (2012). "Nuclearización de hielo por partículas inmersas en gotitas de nubes superenfriadas". Chem Soc Rev . 41 (19): 6519–6554. doi : 10.1039/c2cs35200a . PMID 22932664.
- ^ Kulkarni G (2014). "Nuclearización de hielo de partículas de polvo mineral desnudas y recubiertas de ácido sulfúrico e implicación para las propiedades de las nubes". Journal of Geophysical Research . 119 (16): 9993–10011. Bibcode :2014JGRD..119.9993K. doi : 10.1002/2014JD021567 . S2CID 133885221.
- ^ Koop, T. (25 de marzo de 2004). "Nucleación de hielo homogéneo en agua y soluciones acuosas". Zeitschrift für Physikalische Chemie . 218 (11): 1231-1258. doi :10.1524/zpch.218.11.1231.50812. S2CID 46915879. Archivado desde el original el 11 de agosto de 2012 . Consultado el 7 de abril de 2008 .
- ^ Murray B (2010). "Nucleación homogénea del hielo en agua y soluciones acuosas". Química Física Química . 12 (35): 10380–10387. Bibcode :2010PCCP...1210380M. doi :10.1039/c003297b. PMID 20577704.
- ^ DeMott, Paul J. (19 de noviembre de 2018). "El quinto taller internacional sobre nucleación del hielo, fase 2 (FIN-02): intercomparación de las mediciones de nucleación del hielo en laboratorio". Técnicas de medición atmosférica . 11 (11). Copernicus GmbH: 6231–6257. Bibcode :2018AMT....11.6231D. doi : 10.5194/amt-11-6231-2018 . ISSN 1867-8548.
- ^ "Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales: una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE". Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales . Consultado el 13 de julio de 2023 .
- ^ Murray, Benjamin J.; Carslaw, Kenneth S.; Field, Paul R. (21 de agosto de 2020). "Opinión: Retroalimentación climática en la fase nubosa y la importancia de las partículas que forman núcleos de hielo". doi : 10.5194/acp-2020-852 .
{{cite journal}}: Requiere citar revista|journal=( ayuda ) - ^ Vergara-Temprado, Jesús; Miltenberger, Annette K.; Furtado, Kalli; Grosvenor, Daniel P.; Shipway, Ben J.; Hill, Adrian A.; Wilkinson, Jonathan M.; Field, Paul R.; Murray, Benjamin J.; Carslaw, Ken S. (13 de marzo de 2018). "Strong control of Southern Ocean cloud reflectivity by ice-nucleating particle" (Control fuerte de la reflectividad de las nubes del océano Austral por partículas que nuclean el hielo). Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 115 (11): 2687–2692. Bibcode :2018PNAS..115.2687V. doi : 10.1073/pnas.1721627115 . PMC 5856555 . PMID 29490918.
- ^ Christner BC, Morris CE, Foreman CM, Cai R, Sands DC (2008). "Ubicuidad de los nucleadores de hielo biológicos en las nevadas". Science . 319 (5867): 1214. Bibcode :2008Sci...319.1214C. CiteSeerX 10.1.1.395.4918 . doi :10.1126/science.1149757. PMID 18309078. S2CID 39398426.
