مطالعه ی تجربی نقش مواد سطح فعال بر تشکیل ابر گرم در آزمایشگاه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد هواشناسی، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، تهران، انتهای کارگر شمالى، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

2 دکتری دینامیک شاره‌های ‌ژئوفیزیکی، استاد، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

3 دکتری هواشناسی، استادیار، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

4 کارشناسی‌ارشد هواشناسی، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

چکیده

مواد سطح فعالبه دلیل تاثیراتی کهبر روی کدورت و مدت ماندگاری ابر دارندمورد توجه و مطالعه قرارگرفته‌‌اند. این تغییرات بر روی قطرک‌های ابر منجر به تغییراتی در خواص فیزیک ابر خواهد شد که در نتیجه موجب تاثیر‌ گذاری بر سیستم آب‌و‌هوایی منطقه‌ای و جهانی می‌شود. در این مطالعه آزمایشگاهی،از مواد سطح فعال اسید استئاریک و استالدهید استفاده شده است که اثرات این دو ماده در غلظت‌های مختلف بر کدورت ابر گرم و همچنین مدت زمان ماندگاری ابر گرم مورد توجه قرار گرفته است. هواویزهای این دو ماده سطح فعال با روش حباب در محلول تولید شده است. تشکیل ابر گرم مصنوعی با استفاده از انبساط بی‌در‏رو انجام می‌شود. چیدمان آزمایشگاهی شامل یک محفظه ابر 20 لیتری، سامانة اندازه‏گیری کدورت ابر متشکل از یک لیزر، آشکار‌ساز، تقویت کننده و یک رایانه مجهز به مبدل برق است، به‌طوری‌که پرتو لیزر از میان ابر عبور می‏کند و به آشکارساز می‏رسد و بسته به کدورت ابر، سیگنال لیزر تغییر می‏کند.
 نتایج این آزمایش مربوط به 5 غلظت (2.5، 5، 7.5، 10و 12.5ppm) دو ماده سطح فعال و حالت پایه (بدون ماده سطح فعال) است که برای افزایش دقت، هر یک از آزمایش‌ها 4 بار تکرار شده است. به‌صورت کیفی با افزایش غلظت مواد سطح فعال، میزان کدورت در تمام غلظت‌ها نسبت به حالت پایه بیشتر است و تا غلظت خاصی روند افزایشی دارد. مدت زمان ماندگاری ابر برای اسید استئاریک در تمامی غلظت‌ها نسبت به حالت پایه کمتر است و برای استالدهید در 3 غلظت آخر نسبت به حالت پایه افزایش می‌یابد. در مورد عدد بارش برای هر دو ماده مورد استفاده در تمامی غلظت‌ها نسبت به حالت پایه بیشتر است و در غلظت ppm 7.5 برای اسید استئاریک و درغلظت‌ ppm 2.5 برای استالدهید مقادیر بیشینه عدد بارش اتفاق می‌افتد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An experimental study of the role of surfactant materials on warm cloud formation in laboratory

نویسندگان [English]

  • Hamed Fahandezh Sadi 1
  • Abbas-Ali AliAkbbari Bidokhti 2
  • Maryam Gharaylou 3
  • Mohammad Hossein Shoushtari 4
  1. Dinar, E. and Taraniuk, I., 2006, Cloud Condensation Nuclei properties of model and atmospheric HULIS, Atmos. Chem. Phys., 6, 2465– 2481.
  2. Facchini, M., Decesari, S., Mircea, M., Fuzzi, S., and Loglio, G., 2000, Surface Tension of Atmospheric Wet Aerosol and Cloud/Fog Droplets in Relation to their Organic Carbon Content and Chemical Composition, Atmos. Environ., 34, 4853–4857.
  3. Facchini, M., Decesari, S., Mircea, M., Fuzzi, S., and Loglio, G., 2000, Surface Tension of Atmospheric Wet Aerosol and Cloud/Fog Droplets in Relation to their Organic Carbon Content and Chemical Composition, Atmos. Environ., 34, 4853–4857.
  4. Facchini, M., Mircea, M., Fuzzi, S., and Charlson, R., 1999, Cloud Albedo Enhancement by Surface-Active Organic Solutes in Growing Droplets, Nature, 401, 257–259.
  5. Gill, P. S., Graedel, T. E., and Weschler, C. J., 1983, Organic Films on Atmospheric Aerosol-Particles, Fog Droplets, Cloud Droplets, Raindrops, and Snowflakes, Rev. Geophys., 21, 903–920.
  6. Gill, P. S., T. E. Graedel and C. J. Weschler, 1983, Organic Films on Atmospheric Aerosol-Particles, Fog Droplets, Cloud Droplets, Raindrops, and Snowflakes, Reviews of Geophysics, 21(4), 903-920.
  7. Hobbs, P. V., L. F. Radke, and S. E. Shumway, 1970, Cloud condensation nuclei from industrial sources and their apparent influence on precipitation in Washington State, Journal of the Atmospheric Sciences, 27 (1), 81–89.
  8. Houghton, J. T., Y. Ding, D. J. Griggs, M. Noguer, P. J. V. der Linden, X. Dai, K. Maskell, and C. A. Johnson (2001), IPCC, 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge, United Kingdom, New York, USA, Cambridge University Press, 881, 9.
  9. Kiss, G., Tomb´acz, E., and Hansson, H.-C., 2005, Surface Tension Effects of Humic-Like Substances in the Aqueous Extract of Tropospheric Fine Aerosol, J. Atmos. Chem., 50, 279–294.
  10. Koren, I., Y. Kaufman, D. Rosenfeld, L. Remer, and Y. Rudich, 2005, Aerosol invigoration and restructuring of Atlantic convective clouds, Geophysical Research Letters, 32 (14).
  11. Lin, J. C., T. Matsui, R. A. P. Sr, and C. Kummerow, 2006, Effects of biomass burning-derived aerosols on precipitation and clouds in the Amazon Basin: a satellite-based empirical study, Journal of Geophysical Research – Atmospheres, 111, D19.
  12. Lohmann, U. and Feichter, J., 2005, Global indirect aerosol effects: a review, Atmos. Chem. Phys., 5, 715–737.
  13. Mochida, M., Y. Kitamori, K. Kawamura, Y. Nojiri and K. Suzuki, 2002, Fatty acids in the marine atmosphere: Factors governing their concentrations and evaluation of organic films on sea-salt particles, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 107(D17), 4325-4334.
  14. Murphy, D. M., Cziczo, D. J., Froyd, K. D., Hudson, P. K., Matthew, B. M., Middlebrook, M., Peltier, R. E., Sullivan, A., Thomson, D. S., and Weber, R. J.,2006, Single-particle mass spectrometry of tropospheric aerosol particles, J. Geophys. Res., 111, D23S32.
  15. Oros, D. and Simoneit, B., 2000, Identification and emission rates of molecular tracers in coal smoke particulate matter, Fuel, 79, 515– 536.
  16. Sareena, N., Schwiera, A. N., lathem, T. l., Nenesb, A., and Mcneilla, V. F., 2012, Surfactants from the gas phase may promote cloud droplet formation, Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(8), 2723–2728.
  17. Shoushtari, M. H., Naji, F., and Aliakbari-Bidokhti, A. A. (2013). A laboratory study of the role of ions in warm cloud formation. Journal of the earth and space physics, 39 (4), 123-134.
  18. Wallace, J. M., & Hobbs, P. V. (2006). Atmospheric science: an introductory survey (Vol. 92). Academic press.