Bis jetzt haben wir die makrophysikalischen Voraussetzungen für die Wolkenbildung besprochen. Da sich jedes Wolkentröpfchen auf einem Aerosolteilchen bildet, werden diese Teilchen in diesem Kapitel behandelt. Ein Aerosol ist definiert als ein dispergiertes System von festen oder flüssigen Partikeln, die in einem Trägergas, in unserem Fall Luft, suspendiert sind. Obwohl der Begriff „Aerosol“ technisch gesehen sowohl die Partikel als auch das Trägergas umfasst, ist es in der Atmosphärenforschung üblich, den Begriff „Aerosole“ nur für die festen oder flüssigen Partikel zu verwenden und das Trägergas zu vernachlässigen.
Aerosolpartikel können anhand ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer physikalischen Eigenschaften wie Größe, Form, Dichte und Masse klassifiziert werden, wie in Abschnitt 5.1 erläutert wird. Da Aerosolpartikel in ihrer Größe von einigen Nanometern bis zu mehreren Mikrometern variieren, hat es sich als nützlich erwiesen, ihre Anzahl, Oberfläche und Massenkonzentrationen anhand von Größenbereichen, den so genannten Modi, zu beschreiben, wobei lognormale Größenverteilungen verwendet werden (Abschnitt 5.2). Aerosolpartikel können direkt in die Atmosphäre emittiert werden oder durch Umwandlung von Gas in Partikel entstehen. Diese Mechanismen und die Emissionen der wichtigsten Aerosolarten sind Gegenstand von Abschnitt 5.3. Aerosolpartikel werden durch trockene und nasse Spülung aus der Atmosphäre entfernt (Abschnitt 5.4). Die Differenz zwischen ihren Bildungs- und Abtragungsraten bestimmt ihre Häufigkeit (Last) in der Atmosphäre sowie ihre atmosphärische Lebensdauer. Ihre Lebensdauer ist stark von ihrer Größe, aber auch von der Höhe in der Atmosphäre abhängig (Abschnitt 5.5). Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der wichtigsten Aerosolprozesse in Abschnitt 5.6.
Chemische und physikalische Eigenschaften von Aerosolpartikeln
Abhängig von der Art der Partikel haben Aerosole unterschiedliche Eigenschaften, die ihre Rolle in atmosphärischen Prozessen bestimmen. Zur Charakterisierung von Aerosolpartikeln kann eine Reihe grundlegender Eigenschaften herangezogen werden; dazu gehören chemische und physikalische Eigenschaften.
Chemische Eigenschaften
Die chemische Charakterisierung eines Aerosolpartikels auf der Ebene der chemischen Verbindungen wäre normalerweise zu kompliziert. Während ein Schwefelsäurepartikel, das aus seinen gasförmigen Vorläufern entstanden ist, durch eine einzige chemische Formel beschrieben werden kann, besteht ein Mineralstaubpartikel oder ein durch Verbrennung erzeugtes kohlenstoffhaltiges Partikel aus einer Vielzahl verschiedener chemischer Verbindungen.