Droplet activation behaviour of atmospheric black carbon particles in fog as a function of their size and mixing state
Notice bibliographique
Résumé
Among the variety of particle types present in the atmosphere, black carbon (BC), emitted by combustion processes, is uniquely associated with harmful effects to the human body and substantial radiative forcing of the Earth. Pure BC is known to be non-hygroscopic, but its ability to acquire a coating of hygroscopic organic and inorganic material leads to increased diameter and hygroscopicity, facilitating droplet activation. This affects BC radiative forcing through aerosol–cloud interactions (ACIs) and BC life cycle. To gain insights into these processes, we performed a field campaign in winter 2015–2016 in a residential area of Zurich which aimed at establishing relations between the size and mixing state of BC particles and their activation to form droplets in fog. This was achieved by operating a CCN counter (CCNC), a scanning mobility particle sizer (SMPS), a single-particle soot photometer (SP2) and an aerosol chemical speciation monitor (ACSM) behind a combination of a total- and an interstitial-aerosol inlet. Our results indicate that in the morning hours of weekdays, the enhanced traffic emissions caused peaks in the number fraction of externally mixed BC particles, which do not act as CCN within the CCNC. The very low effective peak supersaturations (SS peak ) occurring in fog (between approximately 0.03 % and 0.06 % during this campaign) restrict droplet activation to a minor fraction of the aerosol burden (around 0.5 % to 1 % of total particle number concentration between 20 and 593 nm) leading to very selective criteria on diameter and chemical composition. We show that bare BC cores are unable to activate to fog droplets at such low SS peak , while BC particles surrounded by thick coating have very similar activation behaviour to BC-free particles. Using simplified κ -Köhler theory combined with the ZSR mixing rule assuming spherical core–shell particle geometry constrained with single-particle measurements of respective volumes, we found good agreement between the predicted and the directly observed size- and mixing-state-resolved droplet activation behaviour of BC-containing particles in fog. This successful closure demonstrates the predictability of their droplet activation in fog with a simplified theoretical model only requiring size and mixing state information, which can also be applied in a consistent manner in model simulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».