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Atmospheric nucleation: highlights of the EUCAARI project and future directions

Kerminen, V.-M. und Petäjä, T. und Manninen, H. E. und Paasonen, P. und Nieminen, T. und Sipilä, M. und Junninen, H. und Ehn, M. und Gagné, S. und Laakso, L. und Riipinen, I. und Vehkamäki, H. und Kurten, T. und Ortega, I. K. und Dal Maso, M. und Brus, D. und Hyvärinen, A. und Lihavainen, H. und Leppä, J. und Lehtinen, K. E. J. und Mirme, A. und Mirme, S. und Hõrrak, U. und Berndt, T. und Stratmann, F. und Birmili, W. und Wiedensohler, A. und Metzger, A. und Dommen, J. und Baltensperger, U. und Kiendler-Scharr, A. und Mentel, T. F. und Wildt, J. und Winkler, P. M. und Wagner, P. E. und Petzold, Andreas und Minikin, Andreas und Plass-Dülmer, C. und Pöschl, U. und Laaksonen, A. und Kulmala, M. (2010) Atmospheric nucleation: highlights of the EUCAARI project and future directions. Atmospheric Chemistry and Physics, 10, Seiten 10829-10848. European Geosciences Union. DOI: 10.5194/acp-10-10829-2010 ISSN 1680-7316

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Offizielle URL: http://www.atmos-chem-phys.net/10/10829/2010/acp-10-10829-2010.html

Kurzfassung

Within the project EUCAARI (European Integrated project on Aerosol Cloud Climate and Air Quality interactions), atmospheric nucleation was studied by (i) developing and testing new air ion and cluster spectrometers, (ii) conducting homogeneous nucleation experiments for sulphate and organic systems in the laboratory, (iii) investigating atmospheric nucleation mechanism under field conditions, and (iv) applying new theoretical and modelling tools for data interpretation and development of parameterisations. The current paper provides a synthesis of the obtained results and identifies the remaining major knowledge gaps related to atmospheric nucleation. The most important technical achievement of the project was the development of new instruments for measuring sub-3 nm particle populations, along with the extensive application of these instruments in both the laboratory and the field. All the results obtained during EUCAARI indicate that sulphuric acid plays a central role in atmospheric nucleation. However, also vapours other than sulphuric acid are needed to explain the nucleation and the subsequent growth processes, at least in continental boundary layers. Candidate vapours in this respect are some organic compounds, ammonia, and especially amines. Both our field and laboratory data demonstrate that the nucleation rate scales to the first or second power of the nucleating vapour concentration(s). This agrees with the few earlier field observations, but is in stark contrast with classical thermodynamic nucleation theories. The average formation rates of 2-nm particles were found to vary by almost two orders of magnitude between the different EUCAARI sites, whereas the formation rates of charged 2-nm particles varied very little between the sites. Overall, our observations are indicative of frequent, yet moderate, ion-induced nucleation usually outweighed by much stronger neutral nucleation events in the continental lower troposphere. The most concrete outcome of the EUCAARI nucleation studies are the new semi-empirical nucleation rate parameterizations based on field observations, along with updated aerosol formation parameterizations.

Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Atmospheric nucleation: highlights of the EUCAARI project and future directions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID
Kerminen, V.-M.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Petäjä, T.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Manninen, H. E.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Paasonen, P.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Nieminen, T.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Sipilä, M.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Junninen, H.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Ehn, M.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Gagné, S.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Laakso, L.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Riipinen, I.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Vehkamäki, H.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Kurten, T.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Ortega, I. K.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Dal Maso, M.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Brus, D.Research and Development, Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Hyvärinen, A.Research and Development, Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Lihavainen, H.Research and Development, Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Leppä, J.Research and Development, Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Lehtinen, K. E. J.Research and Development, Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Mirme, A.Univ. of Tartu, Tartu, ESTNICHT SPEZIFIZIERT
Mirme, S.Univ. of Tartu, Tartu, ESTNICHT SPEZIFIZIERT
Hõrrak, U.Univ. of Tartu, Tartu, ESTNICHT SPEZIFIZIERT
Berndt, T.IfT, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERT
Stratmann, F.IfT, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERT
Birmili, W.IfT, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERT
Wiedensohler, A.IfT, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERT
Metzger, A.PSI, Villigen, CHNICHT SPEZIFIZIERT
Dommen, J.PSI, Villigen, CHNICHT SPEZIFIZIERT
Baltensperger, U.PSI, Villigen, CHNICHT SPEZIFIZIERT
Kiendler-Scharr, A.FZ JülichNICHT SPEZIFIZIERT
Mentel, T. F.FZ JülichNICHT SPEZIFIZIERT
Wildt, J.FZ JülichNICHT SPEZIFIZIERT
Winkler, P. M.Univ. Wien, ANICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, P. E.Univ. Wien, ANICHT SPEZIFIZIERT
Petzold, AndreasDLRNICHT SPEZIFIZIERT
Minikin, AndreasDLRNICHT SPEZIFIZIERT
Plass-Dülmer, C.DWD, HohenpeissenbergNICHT SPEZIFIZIERT
Pöschl, U.MPI for Chemistry, MainzNICHT SPEZIFIZIERT
Laaksonen, A.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Kulmala, M.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2010
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics
Referierte Publikation:Ja
In Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI :10.5194/acp-10-10829-2010
Seitenbereich:Seiten 10829-10848
Verlag:European Geosciences Union
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:EUCAARI, particle formation, particle nucleation, atmospheric aerosol
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HGF - Programmthema:W EO - Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Vorhaben Atmosphären- und Klimaforschung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Minikin, Dr.rer.nat. Andreas
Hinterlegt am:06 Dez 2010 15:25
Letzte Änderung:12 Dez 2013 21:08

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