Skyer over Bombai
En ny studie avslører hvordan forurensning produserer stormer som gir oss lengre varige, større og tettere skyer. I løpet av november måned Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), publiserte noen resultater som lukker en lang debatt. De avslører hvordan forurensning påvirker global oppvarming. Dette arbeidet vil bidra til å forbedre nøyaktigheten til vær- og klimamodeller.
De fleste forskere trodde det luftforurensning forårsaker større, langvarige stormskyer ved å gjøre stormfronter mer utsatt for luftstrømmer og forårsake intern konveksjon. I denne studien observerte han at forurensning, som et fenomen, gjør skyene mer holdbare, men på en annen måte enn tidligere antatt, av en reduksjon i størrelsen på deres ispartikler og en reduksjon i skyens totale størrelse. Denne forskjellen påvirker direkte måten forskere representerer skyer i klimamodeller.
Denne studien avstemmer det vi ser til daglig med det som er angitt i datamodeller. Observasjoner viser amboltformede skyer (columonimbus) høyere og større i stormsystemer som inneholder forurensning, men modeller viser ikke alltid sterkere konveksjon, takket være denne studien ser vi hvorfor.
Det hemmelige livet til skyer
Anvil eller Comulonimbus skyer over forurenset område
Modeller som forutsier vær og klima rekonstruerer ikke stormskyens levetid, da de representerer dem med enkle ligninger som ikke gir et komplett bilde. Denne dårlige rekonstruksjonen skapte et dilemma for forskerne: "Forurensning får amboltskyer til å vare lenger enn i tilfelle klar himmel", men hvorfor?
En mulig årsak dreier seg om aerosoler (små partikler av naturlig eller menneskelig opprinnelse) som tjener som grunnlag for at skydråper dannes rundt dem. En forurenset himmel har mange flere aerosoler (smog og dis) enn en ren, og dette betyr mindre vann for hver partikkel. Forurensning gir flere dråper, men mindre.
Et større antall mindre dråper endrer skyenes egenskaper. I lang tid har man trodd at større og mindre dråper starter en kjedereaksjon som fører til større, langvarige skyer i stedet for å utfelle. De lettere dråpene får vannet til å stige ved frysing, og denne frysingen trekker ut varmen som dråpene inneholder, og gir en temperaturendring som genererer intern konveksjon. En mer intens konveksjon hever flere vanndråper, og bygger dermed skyen.
Men forskere observerer ikke alltid en mer intens konveksjon relatert til større og mer holdbare skyer i forurensede omgivelser, noe som indikerer at vi manglet noe å ta hensyn til.
For å løse dette dilemmaet bestemte teamet som var ansvarlig for denne studien, å sammenligne faktiske sommerstormer med datorgenererte modeller. Modellen inkluderte de fysiske egenskapene til skypartikler, samt muligheten til å observere om konveksjonen blir sterkere eller mykere. Simuleringene i denne studien strakte seg over 6 måneder.
Konveksjon er ikke synderen.
Data ble samlet inn fra tre steder med ulik grad av forurensning, fuktighet og vind: de vestlige Stillehavs-tropene, sørøstlige Kina og de store slettene i Oklahoma. Data ble hentet fra DOEs (US Department of Energy) ARM Climate Research System.
Simuleringer ble utført på Olympus superdatamaskin fra PNNL (Pacific Northwest National Laboratory). Disse simuleringene av en stormmåned ligner veldig på skyene som for øyeblikket er observert, og bestemmer at modellene gjenskaper stormskyer godt.
Ved å observere disse modellene ble det funnet at forurensning i alle tilfeller øker størrelsen, tykkelsen og varigheten av amboltskyer. Men bare to steder (tropene og Kina) observeres mer intens konveksjon. I Oklahoma førte forurensning til mildere konveksjon. Denne uoverensstemmelsen med det som hittil har blitt tenkt antyder at årsaken ikke er intens konveksjon.
Ved å se nærmere på egenskapene til vanndråper og iskrystaller i skyene, konkluderte forskerteamet at forurensningen produserte mindre dråper og iskrystaller, uavhengig av hvor de befant seg.
Også i klar himmel er ispartikler tyngre og faller raskere ut fra amboltskyene, noe som får dem til å spre seg raskt. I forurenset himmel var iskrystallene mindre og for lette til å utfelle, og dermed skapte større og mer holdbare skyer.
Bidrag til global oppvarming.
På den annen side estimerte teamet hvordan stormskyer bidrar til varmer opp eller kjøling. Disse skyene kjøler jorden på dagtid med skyggene, men fanger opp varmen som et teppe om natten, noe som gjør nettene varmere.
Når vi tar i betraktning effekten av forurensning på stormskyer, forstår vi at de kan påvirke mengden endelig oppvarming som er spådd for jorden de neste tiårene. Å lage mer nøyaktige fremstillinger av skyer i klimamodeller er nøkkelen til å forbedre nøyaktigheten av spådommer for klimaendringer.
Mer informasjon: Cumulonimbus, Viktige funn om atmosfæriske partikler i byer, Lynbolter blir sterkere med global oppvarming
Fuente: PNAS