NATURE | ملخصات الأبحاث

غلبة التوتر السطحي على تأثير المذاب

.J. Ovadnevaite et al

Nature (2017) doi:10.1038/nature22806 | Published online | English article

يتم توصيف النمو العفوي لأنوية التكثيف السحابي (CCN) إلى قطرات سحابية، وسط بخار مائي فائق التشبع، في ضوء نظرية "كوهلر" الكلاسيكية. يعتمد هذا التنشيط العفوي لأنوية التكثيف السحابي على التفاعل بين تأثير "راؤول"، حيث يرتفع جهد التنشيط مع انخفاض النشاط المائي، أو زيادة تركيز المذاب، وتأثير "كلفن"، حيث ينخفض جهد التنشيط مع صغر حجم القطرة، أو يرتفع مع انخفاض التوتر السطحي، سريع التأثر بالمواد الخافضة له (وتسمى مواد خافضة للتوتر السطحي). ومن المتوقع أن يزول تأثير انخفاض التوتر السطحي الناتج عن المواد العضوية الخافضة له، التي تقلل تأثير "كلفن"، من خلال اختزال تبعي في تأثير راؤول، يحدث نتيجة لإزاحة جزيئات المادة الخافضة للتوتر السطحي من قلب القطرة إلى السطح البيني بين القطرة والبخار. يقدم الباحثون أدلة رَصْدية، وأخرى نظرية، توضح أنه في الهواء المحيط يمكن لانخفاض التوتر السطحي أن يسود على اختزال تأثير راؤول؛ ما يؤدي إلى زيادات كبيرة في تركيز القطرات السحابية. ويرى الباحثون أن أخذ الانفصال الطَّوْريّ من سائل إلى سائل في الاعتبار - الذي يؤدي إلى غمر كامل أو جزئي لنواة جسيم ماص للرطوبة، عن طريق طور غني بالمركّبات العضوية، وكارِه للماء - يمكن أن يفسر انعدام الاختزال التبعي لتأثير راؤول، مع الحفاظ على الانخفاض الكبير في التوتر السطحي، حتى في حالة التغطية السطحية الجزئية. وبصرف النظر عن أهمية حجم وتركيب الجسيم بالنسبة إلى عملية تنشيط القطرة، يوضح الباحثون من خلال المراقبة والنمذجة أن اندماج تأثيرات الانفصال الطوري مع الديناميكية الحرارية للتنشيط يمكن أن يؤدي إلى تركيز عدد أنوية التكثيف السحابي لما يصل إلى عشرة أضعاف ما تم التنبؤ به من خلال نماذج المناخ؛ ما يتسبب في تغيير خواص السحب. إن التمثيل الكافي لعملية تنشيط أنوية التكثيف السحابي أمر ضروري للتنبؤ بالسُّحُب في نماذج المناخ، ونظرًا إلى تأثير السُّحُب على توازن طاقة الأرض، فإنه من المرجح أن يَنْتُج عن تحسين التنبؤ الخاص بالتفاعلات بين الرذاذ والسحب والمناخ تَحَسُّن أيضًا في تقييم تغيُّر المناخ المستقبلي.