5. Aerosols, nuages et pluies
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fonction est de la forme a Ir - /31r
3 : Ie rayon critique, appele aussi rayon
d'activation, est -: == J3/3la.
La figure 5.14 donne I'ovolution de la sursaturation en fonction du rayon de
la goutte pour une goutte d'eau pure et pour une goutte contenant des solutes
(NaCI et (NH4)2S04) pour different.es quantites (1018 ou 1019 kg). Au-dela
d'un certain rayon, l'effet de solute ne joue plus et l'effet de courbure l'emporte :
on retrouve Ie comportement d'une goutte d'eau pure. Unc augmentation de
la masse contribue (ici pour NaCI) a diminuer la valeur de la sursaturation
maximale. Enfin, I'ovolution de la sursaturation depend du type de solute (via
les valeurs de i et M s )
Considerons a present une atmosphere de sursaturation 0.25 % (la ligne
horizontale noire dans la figure 5.14).
• Unc particule contenant une quantite suffisante de NaCI (par exemple
1018 kg) va grossir par condensation de la vapeur d'eau. A la surface
de la goutte, la sursaturation sera toujours inferieure a la sursaturation
ambiante : rien ne I'empechera de grossir jusqu'a devenir une goutte de
nuage. On parle alors de particule aciioee.
• A l'inverse, une particule contenant par exemple 1019 kg de NaCI va
rencontrer au cours de sa condensation la sursaturation ambiante. Elle
ne pourra pas continuer a grossir. Unc fois la sursaturation ambiante
atteinte, elle se trouve dans un etat d'equilibre stable. On parle alors
de particule non aciioee. Notons que si la goutte a initialement un rayon
superieur a0.4 urn (pour la sursaturation ambiante de cet exemple), alors
elle pourra grossir par condensation.
La paramctrisation de la fraction activee des aerosols est un problems encore
largement ouvert.
5.2.4 Transfert de masse entre la phase gazeuse et les
gouttes de nuage
Lorsque se produisent des episodes nuageux, un transfert de masse a lieu
entre la phase gazeuse des especes et la phase aqueuse (les especes dissoutes
au sein des gouttes de nuage). Les processus suivants sont alors a prendre en
compte (figure 5.15) :
• la diffusion moleculaire des especes gazeuses vers les gouttes;
• le transfert interfacial a travers la surface de la goutte ;
• la diffusion moleculaire des especes dissoutes au sein des gouttes ;
• les reactions chimiques en phase aqueuse.
Ces phenomenes sont importants, notamment pour la formation du sulfate
(voir la section 5.3 pour les pluies acides).
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fonction est de la forme a Ir - /31r
3 : Ie rayon critique, appele aussi rayon
d'activation, est -: == J3/3la.
La figure 5.14 donne I'ovolution de la sursaturation en fonction du rayon de
la goutte pour une goutte d'eau pure et pour une goutte contenant des solutes
(NaCI et (NH4)2S04) pour different.es quantites (1018 ou 1019 kg). Au-dela
d'un certain rayon, l'effet de solute ne joue plus et l'effet de courbure l'emporte :
on retrouve Ie comportement d'une goutte d'eau pure. Unc augmentation de
la masse contribue (ici pour NaCI) a diminuer la valeur de la sursaturation
maximale. Enfin, I'ovolution de la sursaturation depend du type de solute (via
les valeurs de i et M s )
Considerons a present une atmosphere de sursaturation 0.25 % (la ligne
horizontale noire dans la figure 5.14).
• Unc particule contenant une quantite suffisante de NaCI (par exemple
1018 kg) va grossir par condensation de la vapeur d'eau. A la surface
de la goutte, la sursaturation sera toujours inferieure a la sursaturation
ambiante : rien ne I'empechera de grossir jusqu'a devenir une goutte de
nuage. On parle alors de particule aciioee.
• A l'inverse, une particule contenant par exemple 1019 kg de NaCI va
rencontrer au cours de sa condensation la sursaturation ambiante. Elle
ne pourra pas continuer a grossir. Unc fois la sursaturation ambiante
atteinte, elle se trouve dans un etat d'equilibre stable. On parle alors
de particule non aciioee. Notons que si la goutte a initialement un rayon
superieur a0.4 urn (pour la sursaturation ambiante de cet exemple), alors
elle pourra grossir par condensation.
La paramctrisation de la fraction activee des aerosols est un problems encore
largement ouvert.
5.2.4 Transfert de masse entre la phase gazeuse et les
gouttes de nuage
Lorsque se produisent des episodes nuageux, un transfert de masse a lieu
entre la phase gazeuse des especes et la phase aqueuse (les especes dissoutes
au sein des gouttes de nuage). Les processus suivants sont alors a prendre en
compte (figure 5.15) :
• la diffusion moleculaire des especes gazeuses vers les gouttes;
• le transfert interfacial a travers la surface de la goutte ;
• la diffusion moleculaire des especes dissoutes au sein des gouttes ;
• les reactions chimiques en phase aqueuse.
Ces phenomenes sont importants, notamment pour la formation du sulfate
(voir la section 5.3 pour les pluies acides).