Los núcleos de condensación de nubes ( CCN ), también conocidos como semillas de nubes , son partículas pequeñas típicamente de 0,2 µm , o 1/100 del tamaño de una gota de nube [1] en las que se condensa el vapor de agua . El agua requiere una superficie no gaseosa para hacer la transición de vapor a líquido ; este proceso se llama condensación . En la atmósfera de la Tierra , esta superficie se presenta como pequeñas partículas sólidas o líquidas llamadas CCN. Cuando no hay CCN presentes, el vapor de agua se puede sobreenfriara aproximadamente -13 ° C (9 ° F) durante 5 a 6 horas antes de que se formen gotitas espontáneamente. (Esta es la base de la cámara de niebla para detectar partículas subatómicas). [ cita requerida ] En temperaturas por encima del punto de congelación, el aire tendría que estar sobresaturado a alrededor del 400% antes de que se pudieran formar las gotas. [ cita requerida ]
El concepto de CCN se utiliza en la siembra de nubes , que trata de fomentar la lluvia sembrando el aire con núcleos de condensación. Además, se ha sugerido que la creación de tales núcleos podría usarse para iluminar las nubes marinas , una técnica de ingeniería climática . [ cita requerida ]
Una gota de lluvia típica tiene aproximadamente 2 mm de diámetro, una gota de nube típica es del orden de 0,02 mm y un núcleo de condensación de nube típico ( aerosol ) tiene un diámetro del orden de 0,0001 mm o 0,1 µm o mayor. El número de núcleos de condensación de nubes en el aire se puede medir y oscila entre 100 y 1000 por centímetro cúbico. La masa total de CCN inyectada a la atmósfera se ha estimado en 2x10 12 kg durante un año. [ cita requerida ]
Hay muchos tipos diferentes de partículas atmosféricas que pueden actuar como CCN. Las partículas pueden estar compuestas de polvo o arcilla , hollín o carbón negro de pastizales o incendios forestales, sal marina del rocío de las olas del mar, hollín de chimeneas de fábricas o motores de combustión interna, sulfato de actividad volcánica , fitoplancton o la oxidación de dióxido de azufre y materia orgánica formada por la oxidación de compuestos orgánicos volátiles . La capacidad de estos diferentes tipos de partículas para formar gotas de nube varía según su tamaño y también según su composición exacta, como la higroscópicaLas propiedades de estos diferentes constituyentes son muy diferentes. El sulfato y la sal marina, por ejemplo, absorben fácilmente el agua mientras que el hollín, el carbón orgánico y las partículas minerales no lo hacen. Esto se complica aún más por el hecho de que muchas de las especies químicas pueden estar mezcladas dentro de las partículas (en particular, el sulfato y el carbono orgánico). Además, aunque algunas partículas (como el hollín y los minerales) no son muy buenas para la CCN, sí actúan como núcleos de hielo en las partes más frías de la atmósfera. [ cita requerida ]
La cantidad y el tipo de CCN pueden afectar la cantidad de precipitación, [2] la vida útil y las propiedades radiativas de las nubes , así como la cantidad y, por lo tanto, pueden influir en el cambio climático . [3] La investigación de modelos dirigida por Marcia Baker reveló que las fuentes y los sumideros están equilibrados, lo que conduce a niveles estables de CCN en la atmósfera. [4] [5] También se especula que la variación solar puede afectar las propiedades de las nubes a través de las CCN y, por lo tanto, afectar el clima . [ cita requerida ]
El aerosol de sulfato (SO 4 2− y gotitas de ácido metanosulfónico ) actúan como CCN. Estos aerosoles de sulfato se forman en parte a partir del sulfuro de dimetilo (DMS) producido por el fitoplancton en el océano abierto. Las grandes floraciones de algas en las aguas superficiales de los océanos ocurren en una amplia gama de latitudes y aportan una cantidad considerable de DMS a la atmósfera para actuar como núcleos. La idea de que un aumento en la temperatura global también aumentaría la actividad del fitoplancton y, por lo tanto, los números de CCN, se consideró como un posible fenómeno natural que contrarrestaría el cambio climático . Los científicos han observado un aumento de fitoplancton en ciertas áreas, pero las causas no están claras. [6] [7]Esto se conoce como la hipótesis CLAW [8] (llamada así por las iniciales de los autores de un artículo de Nature de 1987 ), pero aún no se ha informado ninguna evidencia concluyente que respalde esto.