1. Nucleazione:la formazione dell'aerosol inizia con la nucleazione, il processo mediante il quale il vapore acqueo si condensa in minuscole goccioline liquide. Ciò può avvenire principalmente in due modi:
- Nucleazione omogenea:le molecole di vapore acqueo si uniscono direttamente e formano una goccia d'acqua senza la presenza di particelle esterne. Questo processo richiede un’elevata sovrasaturazione, il che significa che l’aria contiene più vapore acqueo di quanto ne possa contenere a una determinata temperatura e pressione.
- Nucleazione eterogenea:si verifica quando il vapore acqueo si condensa su particelle esistenti nell'atmosfera, come polvere, fumo, particelle di sale o persino batteri. Queste particelle agiscono come siti di nucleazione, avviando la formazione di goccioline a livelli di sovrasaturazione inferiori.
2. Meccanismi di crescita:una volta che gli aerosol si formano attraverso la nucleazione, crescono di dimensioni attraverso diversi processi:
- Condensazione:ulteriori molecole di vapore acqueo si condensano direttamente sulle goccioline esistenti, facendole ingrandire.
- Coalescenza:quando due o più goccioline si scontrano e si uniscono, uniscono i loro volumi, dando origine a goccioline più grandi.
- Collisione-Coalescenza:questo processo comporta la collisione di una gocciolina di nuvola con una particella di aerosol. Se la particella dell’aerosol è sufficientemente bagnabile, può fondersi con la gocciolina della nube, favorendo la crescita delle goccioline.
3. Influenza sui modelli climatici:le dimensioni, la concentrazione e la composizione degli aerosol hanno implicazioni significative per la modellizzazione climatica:
- Formazione delle nuvole:gli aerosol fungono da nuclei di condensazione delle nuvole, influenzando il numero di goccioline di nuvole che si formano. Un aumento della concentrazione di aerosol può portare a goccioline di nuvole più numerose ma più piccole, alterando potenzialmente le proprietà delle nuvole e l’efficienza delle precipitazioni.
- Durata delle nuvole:gli aerosol possono influire sulla durata delle nuvole influenzandone le proprietà microfisiche. Le goccioline più piccole tendono ad evaporare più rapidamente, dando origine a nuvole dalla vita più breve che riflettono meno luce solare nello spazio.
- Forzatura radiativa delle nuvole:la presenza di aerosol nelle nuvole può modificare il modo in cui interagiscono con la radiazione solare. Goccioline più piccole possono disperdere più luce solare, provocando un effetto di raffreddamento, mentre goccioline più grandi possono assorbire più radiazioni, portando al riscaldamento.
- Effetto indiretto dell'aerosol:i cambiamenti nella concentrazione dell'aerosol e nelle proprietà delle nuvole possono influenzare indirettamente il bilancio energetico superficiale, influenzando i modelli climatici regionali e globali. Questo è noto come effetto aerosol indiretto.
L’incertezza nella rappresentazione dei processi aerosolici nei modelli climatici è una significativa fonte di incertezza nelle previsioni climatiche. Migliorare la comprensione della formazione, della crescita e delle interazioni degli aerosol con le nuvole rimane un’area di ricerca cruciale per perfezionare i modelli climatici e migliorarne l’accuratezza.
