Large hemispheric difference in ultrafine aerosol concentrations in the lowermost stratosphere

<p>On the NASA Atmospheric Tomography Mission (ATom), we observed a sharp hemispheric contrast in the concentration of ultrafine aerosols (3-12 nm diameter) in the lowermost stratosphere that persisted through all four seasons. Exploring possible causes, we show that this is likely caused by aircraft, which emit both ultrafine aerosol and precursor gases for new particle formation (NPF) in quantities that agree well with our observations. While aircraft may emit a range of NPF precursors, we focus here on sulphur dioxide (a major source of atmospheric sulphuric acid), of which we have observations from the same mission.  We observe the same hemispheric contrast in sulphur dioxide as ultrafine aerosol, and find that the observed concentrations are in alignment with inventoried aircraft emissions. We present box modeling and thermodynamic calculations that support the plausibility of NPF under the conditions and sulphur dioxide concentrations observed on ATom.</p><p>While the direct climate impact of ultrafine aerosol in the lowermost stratosphere (LMS) may currently be small, our observations show a definitive size distribution shift of the background aerosol distribution in the northern hemisphere. This is important for assessing aviation impacts, and the expected impacts of increased air-traffic. Furthermore, climate intervention via injection of sulphate or aerosols into the stratosphere is a current subject of research. Our study shows that NPF is possible and likely already happening in the LMS, which must be accounted for in models for stratospheric modification, and points out that we must consider that any intentional stratospheric modification will be applied to two very different hemispheres: a largely pristine southern hemisphere; and an already anthropogenically modified northern hemisphere.</p>

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ГОРЯЧЕГО ТУМАНА ПРИ ОБРАБОТКЕ СТЕБЛЕСТОЯ

Опрыскивание представляет универсальный способ применения защитно-стимулирующих веществ. Эффективность опрыскивания зависит от концентрации растворов и размера капель и их осаждения на поверхности листьев. Множество мелких капель имеют такой же объем препарата, что и одна крупная капля, но контактируют с большей площадью растения, что обеспечивает наиболее быстрое и одновременное проникновение препарата. Обработка растений предъявляет определенные технические и технологические требования к техническим средствам, которые должны выполнять сразу несколько технологических операций одновременно - образование защитной пленки микроэлементов и биопрепаратов на их поверхности, равномерная доставка капель к растениям. Наиболее предъявляемым требованиям отвечают генераторы горячего тумана, которые позволяют получать ультрадисперсные аэрозоли. Исследование движения аэрозолей затруднено из-за взаимопроникновения двух сплошных сред горячего тумана и воздуха, а также обтекания препятствий в виде растений. Кроме того горячий туман имеет более высокую температуру в сравнение с окружающим воздухом и растениями, и поэтому применение классических положений аэродинамики затруднено. Распространение горячего тумана в стеблях растений возможно исследовать экспериментально. Так как капли горячего тумана имеют более высокую температуру, чем обрабатываемые объекты, они быстро испаряются. Поэтому в качестве рабочего раствора использовали 20 водный раствор соли NaCl. Распределение кристаллов по размерам исследовали с помощью статического анализа. Средний размер капель горячего тумана составляет 9,5 мкм. Расход рабочего раствора на данном режиме генератора составляет 3,0 л/ч, расход топлива 2,1 л/ч. Следует отметить, что наибольший размер капель наблюдается на краях поддона, что обусловлено инерционным распределением горячего тумана. Исследования распределения капель горячего тумана в стеблестое растений показали, что наибольшее покрытие каплями обрабатываемой поверхности происходит в непосредственной близости от генератора горячего тумана, при этом среднее значение количества кристаллов на 1 см2 составляет 41132 штук.Spraying is a universal method of application of protective and stimulating substances. The effectiveness of spraying depends on the concentration of solutions and the size of the drops and their deposition on the surface of the leaves. Many small drops have the same volume of the drug as one large drop, but contact a larger area of the plant, which provides the fastest and simultaneous penetration of the drug. Treatment of plants imposes certain technical and technological requirements to the technical means, which must perform several technological operations simultaneously-the formation of a protective film of trace elements and biological products on their surface, uniform delivery of drops to plants. The most demanding requirements are met by hot mist generators, which allow to obtain ultrafine aerosols. The study of the movement of aerosols is difficult because of the interpenetration of two continuous media-hot fog and air, as well as the flow of obstacles in the form of plants. In addition, the hot fog has a higher temperature in comparison with the surrounding air and plants, and therefore the application of the classical provisions of aerodynamics is difficult. The distribution of hot mist in the stems of plants can be investigated experimentally. Since hot mist droplets have a higher temperature than the objects being treated, they evaporate quickly. Therefore, a 20 aqueous solution of NaCl salt was used as a working solution. The crystal size distribution was studied by static analysis. The average size of hot mist droplets is 9.5 microns. The flow rate of the working solution in this mode of the generator is 3.0 l / h, fuel consumption-2.1 l / h. It should be noted that the largest size of drops is observed at the edges of the pallet, due to the inertial distribution of hot fog. Studies of the distribution of hot mist droplets in the stem of plants have shown that the greatest coating of the treated surface drops occurs in the immediate vicinity of the hot mist generator, with the average number of crystals per 1 cm2 is 41132 pieces.