云凝结核

云凝结核 (CCN)，也称为云种子，是通常为 0.2 µm 或云滴大小的百分之一的小颗粒。 CCN 是大气中气溶胶的一个独特子集，水蒸气在其上凝结。 这会影响云的辐射特性和整体大气。 水需要非气态表面才能从蒸汽转变为液体。 这个过程称为冷凝。

在地球大气层中，这个表面呈现为称为 CCN 的微小固体或液体颗粒。 当不存在 CCN 时，水蒸气可以在约 -13°C（9°F）下过冷 5-6 小时，然后液滴自发形成。 这是探测亚原子粒子的云室的基础。

CCN 的概念用于云播种，它试图通过在空气中播种凝结核来促进降雨。 进一步有人建议，创建这样的原子核可用于海洋云增亮，这是一种气候工程技术。 一些自然环境现象，例如 CLAW 假说中提出的现象，也源于自然产生的 CCN 与云形成之间的相互作用。

典型的雨滴直径约为 2 毫米，典型的云滴直径约为 0.02 毫米，典型的云凝结核（气溶胶）的直径约为 0.0001 毫米或 0.1 微米或更大。 空气中云凝结核的数量可以在每立方厘米 100 到 1000 个左右的范围内测量。 一年内注入大气的 CCN 总质量估计为 2×1012 千克。

有许多不同类型的大气颗粒物可以充当 CCN。 这些颗粒可能由草地或森林火灾产生的灰尘或粘土、烟灰或黑碳、海浪喷雾产生的海盐、工厂烟囱或内燃机产生的烟灰、火山活动产生的硫酸盐、浮游植物或二氧化硫的氧化和二次 由挥发性有机化合物氧化形成的有机物。 这些不同类型的粒子形成云滴的能力根据它们的大小和它们的确切成分而变化，因为这些不同成分的吸湿特性非常不同。 例如，硫酸盐和海盐很容易吸水，而煤烟、有机碳和矿物颗粒则不会。 由于许多化学物质可能混合在颗粒中（特别是硫酸盐和有机碳），这变得更加复杂。 此外，虽然一些颗粒（如煤烟和矿物质）不能形成很好的 CCN，但它们确实在大气较冷的部分充当冰核。

CCN 的数量和类型会影响云的降水量、寿命和辐射特性及其寿命。 最终，这会对气候变化产生影响。 由 Marcia Baker 领导的建模研究表明，源和汇通过凝结和聚结达到平衡，从而导致大气中的 CCN 水平稳定。 还有人猜测，太阳变化可能会通过 CCN 影响云的特性，从而影响气候。

播云是将小颗粒添加到大气中以诱导云形成和降水的过程。 这可以使用各种方法来完成，例如使用空中或地面方法散布盐分，使用无人机发射电荷，或使用激光脉冲来增强大气中的现有分子。 这些方法的有效性并不一致。 许多研究没有注意到降水的统计显着差异，而其他研究则注意到了。 云播种也可能发生在自然过程中，例如森林火灾，它会将小颗粒释放到大气中，这些颗粒可以充当 CCN。

海洋云层增亮是一种气候工程技术，涉及将小颗粒注入云层以增强其反射率或反照率。 这项技术背后的动机是控制允许到达海洋表面的阳光量，以期通过辐射强迫降低表面温度。 许多方法涉及产生小的海水液滴，将海盐颗粒输送到上覆的云层中。

当海盐中的活性氯和溴与大气中的现有分子发生反应时，可能会出现并发症。 它们已被证明可以减少大气中的臭氧； 同样的效果会减少氢氧化物，这与甲烷（一种温室气体）的寿命延长有关。