気候科学：有機エアロゾルの影響を受けた雲粒の活性化では表面張力が溶質効果を上回る
Nature 546, 7660 doi: 10.1038/nature22806
過飽和水蒸気条件下での雲凝結核（CCN）の自発的な成長による雲粒の形成は、古典的なケーラー理論によって記述される。CCNのこうした自発的な活性化は、水分活性が低下するか、溶質濃度が高くなると活性化ポテンシャルが大きくなるというラウール効果と、粒子サイズが小さくなると活性化ポテンシャルが小さくなり、界面活性剤に敏感な表面張力が低下すると大きくなるというケルビン効果の間の相互関係に依存している。有機界面活性剤に起因する表面張力の低下はケルビン効果を小さくするが、これは、界面活性剤分子が雲粒のバルクから雲粒と水蒸気の界面へ移動することで同時に生じるラウール効果の低下によって打ち消されると予想されている。本論文では、環境大気において、表面張力の低下がラウール効果の低下を上回る可能性があり、結果として雲粒濃度が大きく増大することを例証する、観測と理論による証拠を提示する。我々は、液液相分離を考慮すると、疎水性有機物に富む相によって吸湿性粒子の核が完全にあるいは部分的に捕捉され、一部しか表面を覆っていなくても、表面張力の著しい低下を維持しながら、ラウール効果の大きな低下は起こらないと提案する。雲粒の活性化における雲粒サイズと組成の重要性とは別に、観測とモデリングから、相分離の効果を活性化の熱力学に組み込むと、CCNの個数濃度が気候モデルの予測の最大10倍になり、雲の性質を変化させることが示された。CCNの活性化過程の適切な描写は、気候モデルにおける雲の予測に不可欠であり、地球のエネルギー収支における雲の影響を考えると、エアロゾルと雲と気候の相互作用の予測を改善することで、将来の気候変動の評価を改善できる可能性がある。
