גרעיני קרח, ריכוזם ויעילותם באוויר נקי ומזוהם והשפעתם על עננים ומשקעים

אירוסולים מזיהום אוויר בדומה לאירוסולים ממקורות טבעיים משפיעים על בריאותינו, סביבתנו וכן על האקלים ברמה מקומית וגלובלית. השפעה של אירוסולים מזיהום אוויר על יצירת עננים ומשקעים מעננים המכילים רק טיפות מים מובנת די טוב. מנגד, ההשפעה של אירוסולים מזיהום אוויר על יכולת יצירת עננים ומשקעים בעננים המכילים קרח מובנת באופן חלקי בלבד. הקרח נוצר בעננים על ידי נוקליאציה של חלקיקים מסוימים הנקראים גרעיני קרח. ריכוזם קטן בהרבה מסה"כ כל האירוסולים המצויים באוויר ואף מריכוז גרעיני ההתעבות (האחראים ליצירת טיפות הענן). במקרים רבים ריכוזם באוויר משפיע על אפקטיביות יצירת הגשם. גרעיני הקרח משתנים ממקום למקום ומעונה לעונה. נכון להיום יש עדיין חוסר וודאות רבה לגבי המקור שלהם וריכוזם בנוסף לחוסר היכולת לאפיין את סוג הנוקליאציה דרכה הם יוצרים קרח בענן.

מטרת מחקר זה הייתה להבין טוב יותר את תפקידים של גרעיני הקרח באזור מזרח הים התיכון (בישראל) ולזהות את המקורות הטבעיים והאנתרופוגניים שיכולים להשפיע על ריכוזם. בעבודה זו נבחנו השינויים הזמניים של גרעיני הקרח בהקשר למאפייני האירוסולים ומקורם. הריכוז והאפקטיביות של גרעיני הקרח (בטמפרטורות וערכי רוויות שונות בתהליכי נוקליאציה הטרוגנית כדפוזיציה, התעבות וקפיאת טיפות) נמדדו ע"י מכשיר ה- FRIDGE-TAU(FRankfurt Ice-(nuclei Deposition freezinG Experiment, the Tel Aviv University version בטמפרטורות שונות  (מ-8ºC  עד -23ºC) ובערכי רוויה ביחס למים ((Sw 0.88-1 וקרח (Si of 1-1.25) שונים.

בעבודה זו נמצא כי מדידה של גרעיני קרח על גבי פילטרים, שהייתה נפוצה מאוד בעבר, מודדת ריכוזים נמוכים יותר של גרעיני קרח מאלו הקיימים באמת באוויר וזאת בשל השפעה שלילית של שמן הסיליקון ששימש לשיפור המגע התרמי בין הפילטר והמשטח הקר מתחתיו. השימוש ב- Electrostatic Aerosol Collector (EAC) לאיסוף האירוסולים על גבי משטח סיליקון נמצא כאפקטיבי מאוד. ריכוז גרעיני הקרח שנאסף על משטח הסיליקון נמצא גבוה בסדר גודל אחד מזה שנמדד על גבי הפילטרים. ריכוז גרעיני הקרח שנמדדו על גבי הסיליקון נמצאו דומים לריכוז גרעיני הקרח שנמדדו במכשירים אחרים, עבור התפלגות גדלים וריכוז אירוסולים ידועים.